Mars 2020 [PDF]

Zitiervorschau

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

1. juni 2019.

M AR S 2 0 2 0 prvi korak ka donošenju uzoraka Crvene planete na Zemlju

Rover koji NASA planira da lansira 2020. predstavljaće bliskog rođaka 'Curiosityja', čiji će zadatak biti potraga za sadašnjim i bivšim tragovima postojanja života na Marsu. To su tzv. biomarkeri. Misija 'Mars 2020', kako se za sada službeno zove, polako napreduje i postepeno se uobličava. Pogledajmo o kakvoj se mašini i misiji radi.

1

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

NASA je još 1993. godine formirala autonomni program za istraživanje Marsa, koji je nazvala skraćeno MEP – Mars Exploration Program. Cilj je bio da uz pomoć orbitera, lendera i rovera istražuju uslove za nastanak i razvoj sadašnjeg ili bivšeg mikroskopskog života na Marsu, ali i da nešto nauče o klimi i prirodnim resursima planete. Međutim, NASA je 2013. drastično skresala budžet za sva planetna istraživanja (40%), te je program MEP pripojen ostalim tehnološkim, naučnim i ljudskim kosmičkim misijama. Problem je što je svaka misija na Mars jako skupa čak i za Nasine standarde, tako da je rover 'Curiosity' (sleteo na Mars u avgustu 2012.) prebacio prvobitno odobreni budžet i do sada košta preko $2,5 milijarde! Zato je NASA prosto prinuđena da sarađuje sa evropskom kosmičkom agencijom ESA, tako da su napravili dogovor da u misiji donošenja uzoraka sa Marsa EU participira sa nekih $5 milijardi (za 10 godina). Ipak, na konferenciji Američkog geofizičkog saveza, održanoj 4. decembra 2012. u San Francisku, NASA je objavila da počinje da priprema konstruisanje novog rovera. Rečeno je da će se konstrukcija novog traktora za Mars uveliko oslanjati na dizajn i idejna rešenja 'Curiosityja', jer su mnoge komponente već proizvedene i testirane, ali da će novi rover nositi drugačiju naučnu opremu i napredniji 'hilti'. Konstruisanje i izrada rovera 'Mars 2020' poverena je iskusnim veteranima u tom poslu, Laboratoriji za mlazni pogon (JPL) i Kalifornijskom tehnološkom institutu (Caltech) iz Pasadene. 2

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Još tada je odlučeno da će rover biti lansiran 'Lockheed-Martinovom' raketomnosačem 'Atlas V-541', a da će čitavu misiju voditi kalifornijska Laboratorija za mlazni pogon. Tim za definisanje naučnih ciljeva je imao ideju da rover prikupi i zapakuje 30-ak uzoraka kamenja i Marsovog peska, koje bi kasnije misije odnele na Zemlju. Međutim, misija je 2015. konceptualno proširena, pa je isplanirano da se sakupi još više uzoraka koji će biti smešteni u male kontejnere koji će biti ostavljeni na površini. Početkom jeseni 2013 NASA je je objavila konkurs za predloge i razvoj naučne opreme za budući rover, uključujući i sistem za prikupljanje uzoraka (Sample Caching System, SCS). Konačna selekcija 7 instrumenata obavljena je između 58 prispelih predloga u julu 2014. godine. Iako je tadašnji direktor Tima za definisanje naučnih ciljeva izjavljivao da NASA ne veruje da je na Marsu ikada postojao život, novija otkrića 'Curiosityja' su pokazala da je u dalekoj prošlosti život na Crvenoj planeti ipak bio moguć.

Izgled rovera 'Mars 2020'. Aluminijumski točkovi će biti za nijansu veći od 'Curiosityja' (52,5 cm naspram 50 cm) i jače i bolje konstrukcije. Ukupno, novi rover će biti za 17% teži od prethodnika – 1050 kg naspram 899 kg. Zbog korišćenja već postojećih delova, u Nasi kažu da će 'Mars 2020' sa lansiranjem koštati oko $2,1 milijarde, što je manje od utrošenih sredstava za 'Curiosity'. Uz to, u projektovanju je korišćena filosofija 'build-to-print', tj. pravljenja delova, opreme i komponenti tačno onakvim kakvi trebaju konstruktorima, a ne da se inženjeri prilagođavaju onome što se nudi.

Američki roveri kroz istoriju. 'Mars 2020' će biti za nijansu veći: dok je 'Curiosity' imao dimenzije 2,9×2,7×2,2 metra, M2020 će imati 3,0×2,7×2,2 metra.

3

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Ja preobučen u nindžu u hali za ispitivanje elektronike opreme za komunikaciju sa orbiterom i Zemljom.

Projekat M2020 je prošao komisije koje su trebale da odobre koncept u oktobru 2014, a Nasina komisija IARs, koja je trebala da dâ zeleno svetlo za ugradnju aparature, dala je odobrenje u martu 2015. godine. Pošto se konstrukcija novog rovera jako oslanja na provereni MSL (Mars Science Laboratory) dizajn, mnoge stvari su bile poznate i pre svih navedenih komisija. Ali! Rover M2020 će morati da se suoči sa nekim ograničenjima koja mu je nametnula upravo ta sličnost sa MSL roverom. Naprimer, 'Mars 2020' će koristiti sletni sistem 'nebeske dizalice', Sky Crane – koji se sastoji od tri elementa: Cruise Stage, Descent Stage i Aeroshaell – kao što je koristio i 'Curiosity', tako da je rover strogo zapreminski ograničen i dopuštena su mu hardverska povećanje u vrlo ograničenim zonama. Težina rovera M2020 je ograničena kapacitetima postojećeg EDL1 sistema Sky Crane i 'sistemom za površinsku mobilnost', odn. kako mi to jednostavnije kažemo, sistemom točkova i vešanja. Rover će za proizvodnju električne energije koristiti plutonijumski generator MMRTG koji je Ministarstvo energetike Amerike proizvelo kao rezevu tokom razvoja misije 'Curiostyja', tako da će novi rover morati da se udene u iste energetske margine kao i prethodni rover. Celokupna avionika, sa svom elektronikom i telemetrijskim kanalima, praktično su isti kao u misiji MSL staroj skoro jednu deceniju.

Kada se M2020 bude spustio na Mars, točkovi će se oslanjati o tlo u kvadratu dimenzija 2,8×2,3 metra, dok će se šasija nalazizi na visini većoj od 60 cm. Inženjerijska oprema, hardver, koji se nalazi spolja na roveru, prikazan je na sledeće dve slike.

EDL system – Entry-Descent-Landing system – složeni sistem koji obezbeđuje ulazak u Marsovu atmosferu, fazu leta kroz nju, i samo finale, tj. meko spuštanje rovera na površinu planete. 1

4

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Kao što sam već napomenuo, mnogi hardverski elementi će biti nasleđeni iz misije MSL i biće ponovno korišćeni na roveru M2020. Neki od njih su tačni kopije MSL-ovog dizajna; drugi su MSL-ovi 'build-to-print' dizajni sa malim izmenama. Mehanizam za kretanje rovera, koji se sastoji od 6 pogonskih motora i 4 upravljačka motora, biće u suštini isti kao kod MSL-a. 'Curiosityjevi' točkovi, koji su pretrpeli znatna oštećenja tokom vožnje preko oštrog kamenja unutar kratera Gejl, biće ojačani (po cenu povećanja težine) za M2020. Glavni jarbol RSM (Remote Sensing Mast), na kome će se naći kamere Mastcam-Z i SuperCam, kao i inženjerske navigacione kamere, nalaziće se 2,2 metra iznad tla. Od 'Curosityja' je nasleđen i uređaj pod skraćenim nazivom RPFA (Rover Pyro Firing Assembly) koji će biti odgovoran za otključavanje svih pirotehničkih brava tokom oslobađanja rovera i oslobađanja različitih uređaja tokom faza ulaska u atmosferu, spuštanja i nakon sletanja. Postoje 3 spoljnje telekomunikacije antene, dve koje će raditi na X frekvenci (LGA i HGA) i jedna na ultrakratkoj frekvenci (UHF). Direktna veza sa Zemljom biće obavljana X talasima, a sa orbiterom na UKT frekvenci. M2020 će pokretati nuklearni izvor, MMRTG, koji će oslobađati ~ 2000 W termičke energije.

5

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Novi rover ima 7 instrumenata, što je za 3 manje od 'Curiosityja'. Pre desetak godina, naučna oprema na roveru 'Curiosity' je koštala Nasu malo iznad $130 miliona. Ukupna težina naučnih instrumenata na M2020 iznosi oko 45 kg ('Curiosity' nosi 75 kg). Razlika je nastala zato što nedostaju teški instrumenti, kao što je SAM ili laboratorija CheMin.2 Kao što sam napomenuo, na roverovom 'jarbolu' će se nalaziti unapređeni instrumenti koji su bili i na prethodnom roveru: Mastcam-Z (stereo, kolor, 3D, zumirajuće kamere) i SuperCam (usavršena verzija instrumenta ChemCam3). Na robotskoj ruci se nalazi PIXL, rendgenski fluorescentni spektrometar i kamera, i SHERLOC, Ramanov spektrometar i kamera. ROMFAX je radar koji će biti okrenit ka tlu; MEDA je meteorološki komplet; a MOXIE je instrument koji će pokušati da na licu mesta utvrdi da li je moguće dobijati kiseonik iz ugljen-dioksida.

Kamare na 'Marsu 2020' možemo podeliti na one koje će snimati sletanje, na inženjerijske i na naučne kamere.

Rover nosi nekoliko kamera koje će obavljati inženjerske i naučne zadatke. Neke će pomagati u sletanju na Mars, dok će neke predstavljati 'oči' tokom vožnje. Ostale će vršiti naučna osmatranja i pomagati u prikupljanju uzoraka.

Interesantno je da na konkursu među 58 predloga za 7 instrumenata za M2020 nije prošao ruski predlog, iako ga ima na 'Curiosityju'. Slučajnost? ☺ Doduše nije prošao ni španski spektrometar SOLID (Sign Of LIfe Detector), koji je trebalo da potraži više od 500 biomarkera u uzorcima tla. 3 U njegov sastav su ulazila 2 instrumenta: laserski indukovan spektroskop LIBS i mikro-teleskop RMI. LIBS je ispaljivao laserski nanosekundni impuls u neku stenu (čak na udaljenosti do 7 metara!) i pretvarao je u paru koju je spektroskop analizirao. Teleskop RMI je snimao to područje u visokoj rezoluciji. ChemCam je napravila francuska laboratorija CESR u saradnji sa američkom laboratorijom iz Los Alamosa. 2

6

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Kada je početkom avgusta 2012. rover 'Curiosity' sleteo na Mars, spuštanje je snimao kamerom MARDI, odn. MARs Descent Imagerom. Snimci su bili jako važni inženjerima i konstruktorima; pomogli su da se shvati šta se događa tokom jedne od najriskantnijih faza međuplanetne misije. Ta kamera je snimila video u boji putovanja kroz atmosferu sve do Marsove površine. On je dao naučnicima i vozačima rovera uvid u lokaciju sletanja i omogućio im da isplaniraju roverove prve vožnje. Konstruktori 'Marsa 2020' su dodali roveru još nekoliko kamera i mikrofona da bi dokumentovali ulazak u atmosferu, spuštanje i ateriranje sa više detalja. Neke od kamera će biti okrenute nadole, što će pomoći planerima da trasiraju buduće rute vožnje. Te nove roverove 'oči' i 'uši' su napravljene korišćenjem lako dostupnih komercijalnih kamera. Kamere i mikrofoni će leteti kao tzv. 'diskretni teret', tj. kao dodatak misiji koji može da donese korist ali nije neophodan za uspeh misije. Nekoliko kamera će biti okrenuto nagore, da bi snimile otvaranje padobrana; neke će biti okrenute nadole da bi snimale rover odozgo; jedna će sa rovera snimati nagore kako bi pratila rad Sky Crana; a jedna će sa rovera slikati nadole da bi snimila tlo ispod rovera. Niko do sada nije video na koji način se otvara padobran u Marsovoj atmosferi, niti kako se rover ponaša kada se na gurtnama spusti iz svog sletnog stepena. Šta se dešava kada rover sleti? Koliko peska i kamenja biva oduvano u atmosferu kada se uključe retro-rakete? Kako se ponašaju točkovi i suspenzori ('amortizeri') kada rover punom težinom legne na površinu?

Raspored sletnih (EDL) kamera na roveru 'Mars 2020'. Imaće ih 7 komada.

Poslednje faze sletanja će biti kontrolisane veoma unapređenim tehnikama. Sletna elipsa će biti smanjena za 50%, čime će moći da se izabere mesto sletanja veoma precizno, sa greškom manjom od 60 metara.

7

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

M2020 će koristiti novu generaciju inženjerijskih kamera, čije će osobine predstavljati korak napred u odnosu na kapacitete kamera prethodnih rovera. Te 'unapređene' inženjerijske kamere će pružati mnogo detaljnije informacije, u boji, o terenu oko rovera. Imaće više funkcija: premeravaće tlo u okolini rovera radi bezbedne vožnje, kontrolisaće stanje roverovog hardvera i nadgledaće i kontrolisati prikupljanje uzoraka. Uz njihovu pomoć biće moguće odabrati najlakši put da se priđe bliže određenim objektima interesantnim za naučno proučavanje.

Možemo slobodno reći da kamere na 'Marsu 2020' predstavljaju deo nasleđa prethodnih Marsovih rovera – 'Curiosityja' i još ranijih 'Spirita' i 'Oppotunityja'. Pošto su tehnološki gledano to bile kamere iz 2003. godine, inženjeri su napravili nove i snažnije, nazvavši ih prosto 'unapređenim' kamerama, EECAM (Enhanced Engineering Cameras). Na roveru će ih biti ukupno devet: 6 unapređenih HazCams, 2 unapređene NavCams i kamera potpuno novog tipa, CacheCam. Sve ove specijalizovane kamere će pomagati operatorima na Zemlji da upravljaju roverom vrlo precizno, ali i da kontrolišu kretanja robotske ruke, bušilice i ostalih alata prilikom rada. Daleko šire vidno polje kamera omogućiće bolje nadgledanje samog rovera. To će biti vrlo važno radi inspekcije stanja različitih delova rovera i kontrolisanja količine prašine i peska koji će se sakupljati na površini vozila. Nove kamere će takođe biti u stanju da snimaju i tokom same vožnje rovera. Sve unapređene inženjerijske kamere imaju ista kućišta kamere, ali poseduju različita sočiva odabrena za specifične zadatke svake kamere.

Ovaj snimak navigacione kamere (NavCam) 'Marsa 2020' prikazuje hrpu kamenja snimljenu na poliginu JPL-a sa udaljenosti od 15 metara. Ova slika ilustruje jedan od načina na koji će podaci kamere moći da otkriju oblik nekog cilja iz daljine. Takva merenja će davati roveru i njegovom timu podatke potrebne za pravilno putovanje i kretanje ruke.

Devet unapređenih inženjerijskih kamera je podeljeno u tri kategorije: • • •

Kamere za izbegavanje prepreka (HazCams, Hazard Avoidance Cameras); Navigacione kamere (NavCams) i CacheCam

8

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

'Mars 2020' će nositi 6 novih HazCam kamera: 4 na prednjem kraju rovera – to je isto kao kod 'Curiosityja' – i 2 na njegovom zadnjem panela – što je upola manje nego kod prethodnog rovera4. Zadatak ovih kamera će biti da detektuje potencijalne opasnosti za rover na putu, kao što su velike stene, rupe ili peščani nanosi.

HazCams i zaštita od temperaturnih razlika.

Inženjeri takođe planiraju da koriste HazCams radi upravljanja i nišanjenja robotskom rukom kada bude merila, fotografisala ili sakupljala prašinu i kamenčiće. Tokom vožnje, rover će često morati da zaustavlja snimanje novih stereo slika puta ispred sebe da bi procenio eventualnu potencijalnu opasnost. Mogućnost 3D slikanja davaće 'Marsu 2020' sposobnost da sâm donosi odluke o tome gde da vozi, bez konsultovanja o svakom potezu roverovog tima na Zemlji.

Pozicije unapređenih kamera na roveru. Prednji parovi kamera HazCams su okrenuti ka tlu, razmaknuti su 10 cm i nalaze se na 68 cm iznad tla, dok se stražnje HazCams kamere nalaza na visini 78 cm. NavCams su okrenute ka tlu i razmaknute su oko 42 cm.

4

Smanjivanje broja HazCamsa, isto kao i NavCamsa, nastalo je kao posledica promene dizajna u odnosu na original. Ranije kamere su imale dva kućišta (jedno za optiku a drugo za elektroniku), dok su nove smeštene u jedno kućište. Unapređeni su i detektori kamera jer će se koristiti CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) sa rezolucijom od 5120×3840 piksela, što je znatno poboljšanje u odnosu na CCD detektor. To smeštanje u jedno kućište je dovelo do povećanja ukupne zapremine, a to do smanjivanja broja kamera. To je loše, jer više nema rezervnih kamera na roveru.

9

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Kamere na prethodnom roveru 'Curiosity'.

Dva para kolor stereo navigacionih kamera, duhovito nazvanih NavCams, pomagaće inženjerima da bezbedno navigavaju 'Mars 2020', posebno kada rover bude operisao autonomno, tj. kada bude donosio odlike bez uplitanja kontrolora sa Zemlje. Po konstrukciji, te kamere su praktično identične sa HazCamsima. Postavljene visoko na roverovom jarbolu, ova dva seta crno-belih stereo kamera će pomagati inženjerima da upravljaju roverom tokom vožnje po Marsu. One će biti kadre da uočavaju objekte veličine jajeta na daljini od čak 25 metara. Tokom 'vožnje na slepo', navigatorske kamere će pomagati da se odredi sigurna maršruta. Režim vožnje na slepo biće aktiviran kada inženjeri narede roveru da sam pređe određenu distancu u određenom pravcu, dok će roverovi računarski 'mozgovi' proračunavati distancu na osnovu broja rotacija točkova (ali neće uzimati u obzir moguća 'šlajfovanja'). U ovom režimu, kamere će moći da rade 'u cugu' do 2 sata. Treba da podsetim da su temperaturni zahtevi roverovih kamera vrlo složeni; recimo, za sočiva HazCams margine su od -95° do +40°, dok su za sočiva NavCamsa od -73° do +30° a za sočiva CacheCam raspon od -80° do +25°5. Pre uključivanja NavCamsa biće ih potrebno zagrejati električnim grejačima, što će trajati preko 25 minuta ako napolju duva vetar.

Zanimljivo je da je JPL zahtevao od proizvođača sočiva da njihovi proizvodi moraju da imaju toleranciju od 20°C u plusi u 10° u minusu. 5

10

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Jedna od dve navigacione kamere rovera. Tokom hladnih dana na Marsu, kameri će trebati oko pola sata da se zagreje. Da bi se radna temperatura održavala na iznad -55°C biće potrebno energije od samo oko 6,7 Wh na sat.

'CacheCam' (Sample Caching Camera) je pojedinačna monoskopska kamera koja će sa uređaja za uzimanje uzoraka snimati nadole. Ona će praviti mikroskopske slike površine prikupljenog materijala i metalnih epruveta tokom punjenja i priprema za hermetičko pakovanje pred slanje. To će pomoći naučnicima da nadgledaju uzorke i prate čitav proces prikupljanja uzoraka.

Kamera CacheCam je slična periskopu na podmornici. Moći će da radi u kontinuitetu do 20 minuta. Biće to najhladnija kamera od svih na roveru, budući da nikada neće biti na Suncu i da će uvek raditi relativno kratko.

o Mastcam-Z je multispektralni sistem koji čini par naprednih kamera sa mogućnošću panoramskog i stereoskopskog snimanja (razmaknute su 24,2 cm), uz mogućnost zumiranja (3,6:1). Instrument će takođe omogućavati određivanje mineraloškog sastava Marsove površine a učestvovaće i u roverovim operacijama. Vidno polje kamere (FOV) iznosi od ~5° do ~15°. Radom instrumenta će rukovoditi dr James Bell sa Arizona univerziteta iz Feniksa. Instrument je, kao i sve druge slične, proizvela privatna kompanija 'Malin Space Science Systems' iz Kalifornije.

11

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Glavne 'oči' rovera. Ova kamera će odablati kamenje koje će jednog dana biti donešeno na Zemlju. Sistem je težak 4 kg a troši oko 17,4 W struje. Glava svake kamere ima dimenzije 11×12×26 cm.

o SuperCam je skup instrumenata koji će omogućavati fotografisanje, analizu hemijskog sastava i mineralogiju stena i regolita iz daljine. Radi se o unapređenoj verziji ChemCama sa rovera 'Curiosity', ali sa 2 lasera (crveni i zeleni) i 4 spektrometra koji bi mogli da identifikuju organska jedinjenja koja možda sadrže biomarkere nekadašnjeg života, ako ga je tamo ikad bilo. SuperCam je nastao u saradnji francuske agencije CNES, laboratorije Los Alamos, Havajskog univerziteta i španskog univerziteta u Valjadolidu. Uređaj je već testiran i ugrađen u rover. Težina mu je 10,4 kg a troši 17,9 W. 12

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Dimenzije: 38×24×19 cm. Njegovim radom će rukovoditi Roger Wiens iz Los Alamosa.

Zbog svoje raznovrsnosti, NASA je nazvala SuperCam 'Swiss army knife of instruments'. Ovde možeš da vidiš kako izgleda gađanje laserom, a ovde način rada SuperCama.

o PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) će koristiti rentgensku fluorescenciju za identifikaciju hemijskih elemenata na površinama veličine zrna soli. Instrument ima tzv. Micro-Context Cameru koja će paviti slike radi pravljenja korelacije svojih mapa elementnog sastava sa vidljivim karakteristikama ciljanog područja. Instrument težak skoro 4,5 kg se nalazi na tureli na kraju robotske ruke.

o Glavi alati instrumenta SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals) su spektrometri i laser, ali takođe će da koristi makro-kameru da napravi slike površine koju proučava iz ekstremne blizine. To će naučnicima omogućiti kontekst da uočavaju teksture koje bi mogle da ispričaju priču o uslovima u kojima su stene nastajale. Instrument težak 1,61 kg i dimenzija 26×20×6,7 cm, nalazi se u tireli na kraju robotske ruke. Vidno polje kamere je 2,3×1,5 cm, spektroskopa 7×7 mm. Glavni izazov u radu SHERLOC-a krije se u samom Marsu – vrlo negostoljubivom mestu za naučnu opremu. Ovaj optički instrument je prikačen za vibracioni mehanizam za kopanje tla na kraju robotske ruke koji je izložen dnevnim varijacijama u temperaturi od 100°C – u vrlo prašnjavoj okolini. Uz to, uređaj će morati da radi sa vrlo malo struje koju će imati na raspolaganju, kao i limitiranom količinom podataka kojom će raspolagati u roverovom računaru. 13

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

SHERLOC poseduje dva optička sklopa, od kojih onaj desno, nazvan WATSON, predstavlja kopiju uređaja MAHLI, koji se trenutno nalazi na 'Curiosityju'. WATSON je kolor aparat sa promenljivim fokusom koji će praviti mikroskopske slike naučnih ciljeva, ali i slike za inženjerijske potrebe, kao što je snimanje točkova i sl. ACI (Autofokus Contextual Imager) na levoj strani praviće crno-bele slike površine, a moći će da se autofokusira radi laserske spektroskopije. Laserska spektroskopija će se sprovoditi sa udaljenosti od 48 mm od površine, plus-minus 7 mm.

o WATSON je još jedna alatka na 'ruci', odn. na tureli na kraju robotske ruke. Skoro je identična sa kamerom MAHLI na roveru 'Curiosity'. WATSON će da pravi šire slike lokacija sa koji će SHERLOC odabrati kao mineraloške ciljeve. WATSON će detaljno snimati teksturu i strukturu Marsovih stena i slojeva kamene površine i prašine. Obzirom da će WATSON moći da šara na robotskoj ruci, slikaće i roverove delove i geološke mete koje bi mogli da istraže drugi alati. Npr., moći će da se okrene ka eksperimentu MOXIE za dobijanje kiseonika i prati koliko se prašine nakuplja oko ulaza Marsovog vazduha radi ekstrakcije kiseonika. Pločica za kalibraciju WATSON-a nalazi se na prednjem delu rovera. Na njoj se nalazi standardizovana grafika koja će pomoći u podešavanju opreme.

14

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

o MEDA (Mars Enviromental Dynamics Analyzer) možda nije među najvažnijim instrumentima na roveru, ali je zanimljiv je su ga u potpunosti napravili instituti iz Španije. MEDA je prava meteorološka stanica koja će nataviti koracima 'Curiosityjevog' instrumenta REMS, takođe proizvedenim u Španiji. Za razliku od REMS-a, sada neće biti senzora koji mere ultraljubičasto zračenje Sunca, već će nositi LIDAR laser koji će meriti količinu aerosola u Marsovoj atmosferi. MEDA će meriti pravac i brzinu vetrova, temperaturu i vlažnost, UV i IR zračenje kao i količinu i veličinu čestica prašine i peska u atmosferi. Stanicu je napravio madridski Centar za astrobiologiju (Centro de Astrobiologia, CAB) a njome će rukovoditi dr José Rodríguez Manfredi.

MEDA – njen položaj na roveru i raspored različitih senzora (ima ih 10). Sve komponente su teške oko 5,5 kg. Ime MEDA na španskom znači 'daj mi'.

o MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment) će koristiti tehniku ISRU (In-Situ Resource Utilization), koja je fundamentalna za buduće misije sa ljudskim posadama na Mars. Ona se bavi korišćenjem prirodnih resursa na Marsu za dobijanje goriva, vode ili kiseonika, čime bi se značajno smanjila cena misija. MOXIE treba da isproba tehniku dobijanja kiseonika iz atmosferskog CO2.

15

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Očekuje se da će MOXIE proizvoditi 0,015 kg kiseonika na sat6. Rukovodilac projekta je dr Michael Hecht sa MIT-a.

MOXIE je veličine akumulatora za auto a montiran je na šasiju rovera (PIA23154.jpg)

Ovaj instrument će pokušati da iz atmosfere dobije preko potrebni kiseonik. Biće potrebno retku atmosferu sabiti pumpom do pritiska od 1 bara.

o RIMFAX (Radar Imager for Mars' Subsurface Exploration). Nasini orbiteri 'Mars Express' i 'MRO' su odavno odneli radare koji su sa orbite istraživali podpovršinske slojeve tla na Marsu. Ovaj radaj će biti prvi koji će raditi na površini – dopiraće oko 500 metara u dubinu i snimaće u rezoluciji od 5-20 cm. RIMFAX su proizveli Norvežani sa instituta Forsvarets Forskning, pa će njime rukovoditi dr Svein-Erik Hamran.

Ako se MOXIE pokaže delotvornim, napraviće se verzija koja bi mogla da podržava misije sa ljudskom posadom. Ta mašina bi morala da bude 100 puta veća od MOXIE-a, a trebaće joj nuklearni pogon jačine od makar 25 kW (MOXIE će da troši oko 100 W). 6

16

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Glavna naučna oprema rovera M2020.

Svi instrumenti i avionika, osetljivi na promene temperature, nalaze se unutar šasije rovera. Na šemi je prikazan izgled rovera gledan odozdo, kada je skinut zaštitni panel. Kao i sav ostali spolja montirani hardver (npr. aktuatori i kamere), i boks za uzorke će moći da izdrži spoljnje temperature do -135°C. RMCA (Rover Motor Controller Assembly) je sistem za kontrolu rada motora, RBAU (Rover Battery Assembly Unit) je sistem zadužen za rad akumulatora koji treba da skladušte proizvedeni višak struje, RIPA je pumpa koja će pumpati freon u sistem termoregulacije, RCEs su računari, itd. Sve ovo je skoro isto kao kod 'Curiosityja'

17

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Sistem za grejanje rovera. Uklonjena je ploča gornje paluve da se lakše vidi.

Kao što možemo da vidimo, nijedan od sedam eksperimenata neće zahtevati polaganu i zamornu analizu uzoraka kao što su to zahtevali 'Curiosityjevi' složeni instrumenti CheMin ili SAM, što će budućem roveru omogućiti da brže putuje po površini. Zapravo, naučna zajednica je izričito zahtevala veću brzinu u površinskim operacijama. Loša strana je u tome što neće nositi instrumente koji bi mogli da odrede tačnu prirodu organskih materija i njihov precizan sastav, instrumente koje poseduje 'Curiosity' ili evropsko-ruski rover 'ExoMars 2018'. U isto vreme, važno je napomenuti da, iz budžetskih razloga, rover M2020 neće nositi nikakav instrument za direktno otkrivanje oblika života i moći će da otkriva samo biomarkere (što nije malo). Takođe nema bušilicu koja je sposobna da buši više od jednog metra u dubinu i traži organske materije koje nisu uništene zračenjem ('ExoMars 2018' ima bušilicu ovog tipa). Ako se složimo da su vodeći instrumenti na 'Curiosityju' bile (i još su) napredne laboratorije SAM i CheMin, u slučaju rovera M2020 tu ulogu će odigrati SHERLOC, izuzetno osetljivi Ramanov spektrometar smešten na kraju robotske ruke, sposoban da otkriva organske molekule i druge biomarkere u stenama, bez potrebe za korištenjem složenog sisitema za uzimanje uzoraka i sa bušilicom kakvim se bakće 'Curiosity'. Ne čudi što su se poslednjih meseci pojavili određeni problemi sa dizajnom instrumenta, iako se čini da su ga (nekako) rešili. 'Mars 2020' bi trebao da pregledava zanimljive lokacije na površini planete brže od 'Curiosityja', fokusirajući se na potragu za biomarkerima potencijalnog života. Međutim, jedna stvar su biomarkeri i druga stvar je sâm život. Zapravo, naučni tim je već jasno stavio do znanja da njihova misija neće moći da potvrdi trenutnu ili prošlu prisutnost života na Crvenoj planeti. Kao sekundarni cilj, misija će takođe postati prvi element u misiji donošenja uzoraka na Zemlju (Mars Sample Return, MSR 7) koja još uvek čeka odobrenje direktora Nase. Zato će rover prikupiti uzorke sa najzanimljivijih mesta i ostaviti ih u zapečaćenim kontejnerima na površini gde će sačekati dok ih ne pokupi buduća misija (verovatno mali evropski rover SFR, Sample Fetch Rover) i vrati ih na Zemlju. Prema mišljenju međunarodne naučne zajednice, nije važno koliko je napredna aparaura koju nose Marsove kosmičke letilice i lenderi; laboratorije na Zemlji će uvek biti kudikamo Jako zanimljiv i jako komplikovan plan Nase i kom očekuju da participiraju u Evropljani, i Japanci, i Kanađani, i svi koji mogu da daju koju kintu za američko osvajanje Marsa. O tome sam napisao uvodni text. 7

18

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

bolje za analiziranje Marsovog kamenja i potragu za tragovima biomarkera s velikom preciznošću.

Robotska ruka 'Marsa 2020', manipulator, u radnom položaju. Duga je 7 stopa (210 cm) i ima pet zglobova. Pokreće se slično ljudskoj ruci uz pomoć malih motora ('aktuatora'). Pored instrumenata i senzora, ima u tureli i rotacionu bušilicu sa 'hiltijem' koja će moći da buši rupe prečnika 1,27 cm.

Robotska ruka rovera i sistem za prikupljanje i čuvanje uzoraka.

Komplikovani sistem za čuvanje uzoraka. Trebalo bi da bude oko 42 epruvete.

19

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Sistem za prikupljanje i čuvanje uzoraka i termosi (eprivete) za čuvanje uzoraka. U svaku epruvetu prečnika 13 mm i dužine 60 mm moći će da stane 10-15 grama materijala. Levo se vide prazne epruvete, a desno one koje su prošle kroz proces vakuumiranja i pečaćenja.

Već sam nekoliko puta podvukao da će rover 'Mars 2020' u mnogo čemu iskoristiti hardverska i konstruktorska iskustva prethodnog rovera. Međutim, ima i noviteta. Podsistem za prikupljanje uzoraka SCS (Sampling and Caching Subsystem) je najnoviji i najsloženiji inženjerijski hardver na roveru, sa čak 12 aktuatora8. Iako ima 5 stepeni slobode kretanja i turelu, montiranu na kraju robotske ruke, pa samim tim asocira na sličan komplet montiran na MSL-u, oba dela su potpuno nove konstrukcije. Sa novom bušilicom, gasnim čistačem prašine (gDRT) i sa dva nova instrumenta, turela je 'porasla' od prečnika ~0,5 m kod MSL-a do ~0,75 m na M2020, i sa težine od ~20 kg kod MSL-a na ~41 kg na M2020. Bušilica je dizajnirana tako da sakuplja prašinu u epruvete , što smo rekli da treba da predstavlja prvi korak ka misiji za dopremanje uzoraka na Zemlju. Duvaljka gDRT će koristiti mlaz nazota da oduva prašinu sa tretiranih kamenih površina (širine 40 mm i dubine 16 mm) da bi omogućili instrumentima na tureli da istraže ogoljenu stenu. Povećanje zapremine turele i preciznije pozicioniranje ruke proistekli su iz zahteva za što sposobnijom rukom na M2020. Nakon što će se uzorci sakupiti u epruvetama, ruka će ih preneti do prednjeg dela rovera i staviti u specijalni karusel u obliku kišobrana koji se nalazi ispod gornje palube, gde će započeti proces vakuumiranja i pakovanja uzoraka, koji ima više koraka i funkcija. Unutra se nalazi mala robotska ruka, nazvana SHA (Sample Handling Assembly), sa samo 3 stepena slobode, učestvovaće u tim procesima. Tokom faze pečaćenja uzoraka biće korišćena dva aktuatora i mehanizmi za plastično deformisanje pre nego što se uzorci hermetički zatvore u metalnim epruvetama. Pre konačnog zatvaranja, svaki uzorak će biti izmeren i vizuelno snimljen korišćenjem CacheCama. Kasnije, kada se sakupi i zapečati dovoljno uzoraka, rover će se odvesti do unapred odabrane lokacije i uz pomoć SHA položiti epruvete na površinu Marsa, odakle će biti pokupljene ako dođe do buduće misije za uzimanje uzoraka. Uzorci zapečaćeni u metalnim epruvetama će morati da ostanu netaknuti više od deset godina na ispod 50°C (pri višim temperaturama neke organske materije bi mogle da se razgrade). Pečat svake epruvete uključuje biološku barijeru s tečnostima kako bi se u budućnosti izbegla kontaminacije Zemlje hipotetičkim Marsovskim mikroorganizmima.

Svih 12 aktuatora – motor i kutija sa zubčanicima – poseduju sopstvene grejače koji će omogućavati rad u hladnim uslovima na Marsu. 8

20

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Tim misije je intenzivno raspravljao šta zapravo činiti s epruvetama. Isprva su mislili da ih drže u kontejneru koji će biti položen na površinu na kraju misije. Ali taj pristup je ubrzo odbačen. Koje bi bilo najbolje vreme za deponovanje uzoraka, šta ako rover prestane da radi pre nego što ih položi? Ova i druga pitanja dovela su do promene strategija, pa je prošlog ljeta odlučeno da rover ostavlja epruvete za sobom kao da su trag mrvica hleba u onoj bajci. Ali ovaj plan je takođe izazvao kontroverzu, jer bi na taj način neka buduća misija prikupljanja tih uzoraka morala da pokriva relativno veliku površinu. Ovo se već sada smatra lošom idejom, jer trenutno niko ne zna koji će kapacitet imati rover buduće misije. Trenutno je u igri opcija tzv. adaptive caching, tj. da rover ostavlja sve uzorke na jednom mestu tokom primarne misije (ili kada naučni tim to odluči), ali izvan kontejnera. Ako rover sakupi više uzoraka jer je otkrio nešto zanimljivo, onda će morati da se vraća na mesto gde su ostavljeni i ostali uzorci da bi ih tamo ostavio. Na taj način buduća misija neće morati da puno putuje i neće morati da prikuplja sve uzorke ako naučna zajednica tako odluči. S druge strane, rover M2020 je dobio poboljšanu šasiju i, naravno, robusnije točkove, što je logična promena obzirom na neočekivano habanje koje su pretrpeli točkovi 'Curiosityja'.

Točkovi 'Curiosityja' su tokom ovih godina toliko oštećeni da je rover prinuđen da vozi unatraške, u rikverc, da bi se zaštitio. Takođe, vozači moraju da mnoogo sporije voze i izbegavaju kamenite podloge.

21

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Na Zemlji se testiraju (bez)brojni prototipovi točkova za novi rover. Ovaj u sredini je najbliži izboru.

Roverov sistem za kretanje po Marsu je vrlo sličan kao kod prethodnog rovera.

Rover 'Mars 2020' će, kao i prethodni rover, imati 6 aluminijumskih točkova, svaki sa sopstvenim pogonskim elektromotorom. Prednji i zadnji par točkova poseduju posebne pojedinačne motore za skretanje. To će roveru omogućavati da se okrene u mestu 9, za 360°. Ojačani točkovi10 će omogućavati roveru da prelazi preko stena visine 1½ put veće od prečnika točkova, tj. oko 80 cm. Jednim punim okretom točkova, rover će se pomeriti za 1,65 metara. Po zemaljskim standardima, 'Mars 2020' je spora kornjača. Ali po standardima Marovih rovera, on je Fanđo. Po čvrstom tlu, rover će ostvarivati vrtoglavu brzinu od 4,2 santimetra u sekundi, tj. 152 metra na sat. Radi poređenja, prosečnim hodom čovek prelazi oko 135 cm/s, ili 4830 metara na sat. Međutim, sreća je da za istraživanje Marsa brzina nije najbitniji kvalitet. Mnogo je važnije da putovanje dugo traje. Sporo kretanje rovera troši manje od 200 W električne energije. Ako poredimo sa automobilom od 200 KS, on troši skoro 150.000 W energije!

Suprotno od ljudi i većine životinja, roverovi mozgovi – njegovi računari – smešteni su u njegovom četvrtastom telu. Računarski modul se naziva Rover Compute Element (RCE) – rover ih ima dva komada, što znači da ima rezervni 'mozak'. Dok jedan radi, drugi će da 'spava', i biće probuđen samo u slučaju da ovaj prvi zakaže... RCE su povezani sa inženjerijskim funkcijama rovera putem dve mreže napravljene po svim aeronautičkim standardima dizajniranim prema visokim standardina za avione i kosmičke letilice. Uz to, RCE imaju i specijalnu ulogu da omoguće direktnu saradnju svih instrumenata rovera u cilju razmene naredbi i naučnih podataka. Računari poseduju IBM/'Motorola' procesore PowerPC 750, koji imaju brzinu veću od 200 MHz, što je 10 puta brže od računara 'Spirita' i 'Opportunityja'. Fleš-memorija rovera će iznositi 2 Neki se sećaju da je jadni rover 'Spirit' ostao zaglavljen u pesku jer točkovi jednostavno nisu uspeli da ga izvuku iz nanosa u koji je nepažnjom vozača upao. 10 Zapravo, oni su napravljeni od aluminijuma ali sa zakrivljenim titanijumskim paocima radi amortizacije. 9

22

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

gigabajta, što je oko 8 puta više od prethodnih rovera. Memorija ojačana, tako da će moći da izdrži ekstremno zračenje u kosmosu i na površini planete. Rover će biti opremljem tzv. inercionom mernom jedinicom (IMU) koja će omogućavati informacije o položaju rovera u sve tri ose, što će mi dozvoljavati da precizno izvodi vertikalne, horizontalne i bočne manevre. Uređaj će biti korišćen za navigaciju rovera, sigurnu vožnju i procenu nagiba rovera priliko rizičnih situacija. Baš kao i tvoj mozak, i roverovi računari registruju stanje zdravlja, poput temperature i nivoa energije, kao i ostalih funkcija koje drže rover 'u životu'. Računar će konstantno proveravati sisteme koji će osiguravati komunikaciju tokom površinske misije i održavati termalnu stabilnost (ni pretoplo ni prehladno) sve vreme. To će postići periodičnim merenjem temperature, posebno u korpusu rovera, i onda reagovati uključivanjem ili isključivanjem podsistema za regulaciju temperature.

'Mars 2020' će posedovari sopstvenu centralu za proizvodnju nasušno potrebne električne energije, a ta centrala će biti na – nuklearno gorivo. Centrala se na srpskom naziva 'Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator', ili kraće MMRTG, i sastoji se zapravo od dve jedinice. Toplota koju oslobađa radioaktivni raspad izotopa će se pretvarati u struju, ali će takođe održavati roverove alatke i sisteme na korektnoj temperaturi.

Zatvoren u zaštitni mrežasti kontejner nazvan 'gorilla cage', radioizotopski plutonijumski termoelektrični generator MMRTG se u montažnoj hali dizalicom podiže do vrha rakete gde se već nalazi smešten MSL sa roverom 'Curiosity'. Montaža generatora se vrši u poslednjem trenutku pred lansiranje radi sigurnosti.

Nuklearni toplotni generator se nalazi na zadnjem kraju rovera. Dužine je 66 cm, prečnika 64 cm i težine oko 45 kg. Toplotu (koja se pretvara u struju) će stvarati 4,8 kg plutonijum dioksida napravljenih u vidu keramike11, a konvertori će proizvoditi oko 110 W struje. Dešavaće se da će neke aktivnosti rovera zahtevati čak i veću struju, ali tada će da priskoče u pomoć dva litijum-jonska 'rechargeable' akumulatora. MMRTG bi trebali da

11

U SAD su uvek aktivni protivnici lansiranja nuklearnih generatora u kosmos, jer smatraju da bi svaka eventualna havarija prilikom lansiranja izazvala trovanje stanovništva. NASA se brani podatkom da kad bi se 'Mars 2020' i raspao prilikom uzletanja, stanovništvo bi primilo prosečnu dozu radijacije od 15-60 milirema. Radi poređenja, stanovnik SAD prima, opet 'u proseku', 310 milirema zračenja godišnje iz prirodnih izvora, kao što je radon i kosmički zraci iz kosmosa.

23

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

rade makar 14 godina, bar se tako hvali njihov proizvođač, Ministarstvo za energetiku Amerike. NASA je izvukla zaključke iz prethodnih avantura, pa je umesto solarnih panela, osetljivih na prašinu i peščane oluje, odabrata termoelektrične izvore. Oni će omogućavati vožnju čak i noću, ili tokom zime).

Novi američki rover ima tri antene koje će služiti kao njegov 'glas' i 'uši'. Sve tri su locirane na njegovim 'leđima'. Korišćenjem više antena postizaće se fleksibilnost i mogućnost 'bekapovanja' u slučaju potrebe. Antene su sledeće: • • •

Antena na ultra-kratkim (UKT) talasima; Glavna usmerena antena na X talasima (HGA); Pomoćna neusmerena antena na X talasima (LGA).

'Mars 2020' će imati tri tipa komunikacionih antena.

U najvećem broju slučajeva, M2020 će koristiti ovu cilindričnu antenu12 (oko 400 MHz) za brzu komunikaciju sa Zemljom preko Nasinih orbitera oko Marsa. Pošto će antene rovera i orbitera biti na relativno malom rastojanju, ponašaće se slično toki-vokiju u poređenju sa dalekometnom telekomunikacijom sa Zemljom koja će ići preko neusmerene (LGA) i visokousmerene antene (HGA).

Zapadnjaci ovaj talasni dijapazon nazivaju ultra-high frequency (UHF),a mi kažemo ultrakratki talasi (UKT), što mu dođe isto. 12

24

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Raspored komunikacione svite na 'Curiosityju'. Nije bilo potrebe nešto preterano menjati ni na roveru 'Mars 2020'. U sredini se vidi nuklearni generator sa perajima za hlađenje.

Generalno, tokom misije će trebati oko 5 do 20 minuta da radio-signal prevali distancu između Marsa i Zemlje, što će zavisiti od međusobnog položaja planeta. Korišćenje orbitera za slanje (preusmeravanje) signala će biti čist benefit, jer su oni mnogo bliži DSN (Deep Space Network) antenama na Zemlji i u boljoj poziciji. Zbog tehničkih i težinskih ograničenja rovera, brzina slanja podataka ka relativno bliskom orbitnom releju će iznositi oko 2 MB u sekundi. Odatle će, zahvaljujući mnogo većim antenama, orbiteri brzo i lako preusmeravati podatke na mnogo udaljenijoj Zemlji.

Roverova visokousmerena antena šestougaonog oblika prečnika 30 cm moći će da se tako okreće da usmerava svoj radio-talas u željenom pravcu. Benefit takvog tipa antene je u tome što rover neće morati da menja položaj da bi razgovarao sa Zemljem, koja se uvek kreće na Marsovom nebu. Kao i mi, rađe pomeramo vrat kada razgovaramo sa nekim sa strane nego da se okrećemo čitavim telom ka njemu, tako će i rover čuvati energiju i okretati samo svoju antenu. Ova usmerena antena će omogućavati da se signal fokusira, te da šalje informacije direktno ka Zemlji većom brzinom.

Levo: Glavna antena (HGA) je ista kao i na prethodnom roveru. Pokretna je i omogućavaće komunikaciju sa Zemljom. Desno: Mehanizam sa dva stepena slobode za upravljenje glavnom antenom na M2020 je isti kao na 'Curiosityju'. Uređaj je za Nasu napravila španska kompanija 'SENER Noticias'.

25

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Inženjeri i tehničari pripremaju HGA za instaliranje na palubu sa opremom. Antena će moći sama da se okreće direktno ka Zemlji radi održavanja veze. Slika je napravljena u aprilu 2019.

Signali će biti slati X talasnom dužinom, što je od 7 do 8 gigaherca. Ako se na Zemlji budu koristile prijemne antene prečnika 34 metra, brzina slanja, odn. prijema signala će iznositi 160 odn. 500 bita u sekundi, a ako budu korišćene ona najveće DSN antene, prečnika 70 metara13, brzina će biti 800 odn. 3000 bita u sekundi. I ovu antenu su kompletno napravili Španci.

'Mars 2020' će koristiti neusmerenu antenu prvenstveno za primanje signala. Ova antena će moći da šalje i prima signale iz bilo kog pravca; zato se ona i naziva 'neusmerena' ('omni-directional'). Antena će moći i da šalje podatke ka DSL antenama na Zemlji, ali veoma malom brzinom. Pošto ne mora da biva usmerena, ona će predstavljati pouzdan i siguran način komunikacije sa roverom.

Komunikacione antene 'Marsa 2020'.

Ta Nasina svetska mreža poseduje samo tri takve antene, ali su one do te mere opterećene da niko na svetu nema prioritet, već može da se izbori samo za nekoliko sati dnevno da razgovara sa 'svojom' letilicom. 13

26

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Antene LGA (levo) i HGA (desno) na roverima 'Spirit' i 'Opportunity' principijelno se nisu promenile. LGA na M2020 će moći da 'čuje' komande sa Zemlje brzinom od samo 10-30 bita u sekundi, ali i to je mnogo u slučaju da se rover izgubi ili prevrne i ne bude u mogućnosti da koristi druge antene.

Jedna od velikih inovacija u novoj misiji biće mikrofoni koji će nositi rover. Konačno ćemo moći da čujemo zvuke sa Marsa! Ugradnja mikrofona u Marsove sonde planira se već decenijama – mada je istina da će vrlo mala gustina planetne atmosfere predstavljati problem da se zvuci jasno čuju – ali su uvek izbijali neki problemi. Prva Marsova misija sa mikrofonom je trebalo da bude 'Mars Polar Lander' iz 1998, ali je sonda nestala bez traga dok je pokušavala da se spusti na Marsov južni pol. Sonda 'Phoenix' je takođe nosila mikrofon 2007. godine, ali nije uspeo da se uključi zbog problema sa strujom14. 'Mars 2020' će imati jedan ugrađeni mikrofon u SuperCam instrument, ali će se mikrofoni nalaziti i na sistemu za sletanje kao deo EDL instrumenata. To znači da ne samo da ćemo čuti prirodne zvuke sa površine Crvene planete, već i zvuke spuštanja kroz atmosferu Marsa. Prvi mikrofon težine 30 grama nalaziće se na kratkom nosaču dužine 15 mm na vrhu roverovog jarbola, a moći će da snimi oko 3,5 minuta odjednom. Očekuje se da ćemo čuti zvuke koje će npr. proizvoditi laser kada bude 'gađao' stene, vetar i zvuke koje proizvodi sâm rover.

Ameri se kao i uvek malo duvaju, ali mi znamo da su Sovjeti još početkom 80-ih lansirali 'Венеру 13' i 'Венеру 14' koje su imale seizmometre, bušilice, kamere i mikrofone. Čak je i misija na Titan nosila mikrofon. 14

27

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

I u ovom projektu sarađivali su Amerikanci i Francuzi. Pogledaj ovo. Desno je mikrofon koji su pravili članovi 'Planetnog udruženja' a koji je poleteo u misiji 'Mars Polar Landera'.

Mikrofoni EDL sistema rovera 'Mars 2020' biće integrirani u više kamera dizajniranih za snimanje faza spuštanja. Već se zna da će otvaranje padobrana snimati najmanje tri kamere – prvi put ćemo videti kako se nadzvučni padobran ponaša na Marsu! – a prvi put ćemo moći da pratimo manevre nebeske dizalice – Sky Crane! Novost u ovom trenutku je da će konačni broj kamera biti povećan, i da će većina njih biti zapravo obične komercijalne kamere, ali malo unapređene. Tako će otvaranje padobrana zabeležiti tri kamere 'PointGrey Chamaleon3', dok će tri druge kamere tipa 'GoPro Hero 4' snimiti rover iz pravca sletnog stepena i obrnuto, kao i spuštanje samog rovera na površinu.

A šta veliš na ovo? NASA je još pre 3-4 godine odobrila prvu leteću spravu koja će se povaviti na nebu Crvene planete. Dok čekamo neko inspirativnije ime, sprava se naziva 'Mars Helicopter Technology Demonstrator'. Dron će imati težinu od 1,8 kg (ali će gore težiti samo 700 grama) i koristiće dupli kontrarotirajući propeler koji će se okretati brzinom od oko 3000 okretaja u minutu, što je 10 puta brže od istog drona na Zemlji, da bi se kompenzovala Marsova retka atmosfera. Dron će koristiti male solarne panele za punjenje baterija i nosiće samo osnovne instrumente, ali sigurno kameru. Očekuje se da će za mesec dana uspeti da napravi makar 5 letova, ali nijedan duži od – 3 minuta!

28

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Elementi solarnog robota-helikoptera.

29

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

JPL-ov prototip helikoptera.

Helikopter će stići na Mars spakovan ispod rovera.

Prvi let će trajati samo tridesetak sekundi, kada će se podići do visine od samo 3 metra. Biće to prva letilica koja će leteti kroz Marsov vazduh, ali ne i prva koja je letela po ne-zemaljskom nebu, jer su to već uradila dva balona sovjetske misije 'ВЕГА' po Venerinom nebu sredinom 80-ih.

Letni model Marsovog helikoptera slikan u februaru 2019. u JPL-u. Do sada je projekat helikoptera koštao preko $23 miliona. Obavezno pogledaj ovaj filmić.

30

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Holikopter će do Marsa putovati ispod stomaka 'Marsa 2020' tokom lansiranja i krstarenja ka Marsu. Robot će se odvojiti od rovera nakon sletanja. Ostaje da se vidi ko će i kako upravljati minikopterom, jer signal sa Zemlje putuje do letilice makar 20 -25 minuta.

Očekuje se da će 'Mars 2020' biti lansiran u periodu između 17. jula i 5. avgusta sledeće godine, a da će sleteti na Mars 18. februara 2021. Mesto spuštanja je dugo birano zbog termalnih ograničenja i samog sistema sletanja, pa je region sletanja bio limitiran na traku ograničenu geografskim širinama od 30° severno i južno i sa visinom ispod -500 metara (u odnosu na prosečan prečnik planete15). Posle beskrajnog analiziranja ipak je odlučeno da mesto sletanja bude krater Jezero – sletna elipsa će imati dimenzije 16×14 km (možda bude i manja nakon lansiranja misije) Naučna zajednica je bila rastrzana između slanja rovera na područja gde postoje dokazi o stalnoj prisutnosti tekuće vode na površini – kao što su krateri Eberswalde, Jezero, Holden ili jugozapadni deo ogromnog kanjona Melas Chasma – ili drugih područja od interesa, uključujući i neke gde su uočene hidrotermalne aktivnost (ova skupina uključuje brežuljke Columbije u krateru Gusev, gdje je onomad sleteo 'Spirit', Nili Fossae, Mawrth Vallis ili Syrtis Major). Primarna misija rovera mora da traje najmanje 1,5 Marsovih godina i za to vreme će morati da proputuje makar 20 km ako bude potrebno. Za to vrijeme se očekuje da prikupi najmanje dvadeset uzoraka. Za poređenje, 'Curiosity' je u tom razdoblju izbušio samo šest uzoraka.

Lokacije-kandidati za sletanje rovera M2020. Zone u crnoj boji i iznad ili ispod belih linija nisu bile pogodne za razmatranje u ovoj misiji.

Kočenje padobranom na Marsu je jako zahtevna stvar jer je gustina atmosfere jako mala. O tome sam negde nedavno pisao. Otvaranjem padobrana na velikoj visini se skoro ništa ne postiže jer vazduha skoro da i nema, a tamo gde ga koliko-toliko ima ponestaje vremena da padobran ukoči jednotonski rover. 15

31

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Sama šema spuštanja na Mars biće ista kao i u slučaju 'Curiosityja'.

Sistem EDL (Entry, Descent, and Landing) za ulazak u atnosferu, spuštanje kroz nju i samo sletanje na površinu 'Marsa 2020'. Zeleno su prikazane izmene sprovedene u odnosu na 'Curiosity'.

Okvirni plan operacija tokom primarne misije rovera M2020.

32

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Grubi plan kretanja rovera tokom misije.

Rover će biti zapakovan i okačen o komplikovani sistem za spuštanje na površinu Marsa, koji je nazvan Sky Crane. Nakon kočenja padobranom, na visini od oko 1,8 km, još uvek leteći oko 100 m/s, rover i sletni stepen (na slici) će ispasti iz leđnog štita. Sletni stepen je zapravo platforna iznad rovera, sa 8 hidrazinskih kočionih motora snage 400-3100 N proizašlih iz sličnih koji su korišćeni u misijama 'Viking'. Dok radarski visinomer bude merio visinu i brzinu, šaljući podatke u roverov računar, ovaj će narediti transformisanje rovera iz letne u sletnu konfiguraciju.

33

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Glavni elemenat Sky Cranea je bio napravljen još prošle godine.

Prošle godine rover je izgledao otprilike ovako. Levo je sletni stepen, a desno montaža rezervoara.

Na ovom sajtu možeš da gledaš uživo kako napreduje montaža rovera 'Mars 2020'.

34

D. I. Dragović. Mars 2020

Astronomski magazin

Ipak, na kraju, svi roveri će da završe kao 'Spirit' i 'Opportunity' (na slici).

35

DIPL INŽ. DRAGO (DRAŠKO) I. DRAGOVIĆ, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"