Hol tud leszállni a marsjáró a vörös bolygón?

Szétterülő deltatorkolat, ősi agyagásványokat rejtő vidék vagy a Grand Canyon sziklafalához hasonló üledékes rétegsorok területén is landolhat az ősszel induló marsjáró. A Curiosity lesz az eddigi legfejlettebb rover a vörös bolygón, leszállóhelyének kiválasztását többéves munka előzte meg.

Hamarosan dönteni kell arról, hol szálljon le az eddigi legfejlettebb marsjáró, az ősszel induló Curiosity. A leszállóhelyek kiválasztása külön "művészet" a bolygókutatásban. Mérnökök és tudósok dolgoznak együtt, és jelölik ki a célnak leginkább megfelelő területet. Mindkét fél szempontjai fontosak: ha összetörik a rover a landoláskor, nincs eredmény, ha pedig unalmas területen száll le, minimális a küldetés haszna.

A küldetés tervezésének legelső lépése a célok meghatározása. Ez esetükben, a Mars Science Laboratory (MSL) missziónál az egykori életnyomok, pontosabban a bolygó korábbi lakhatóságának, tehát az élet számára kedvező lehetőségeknek a vizsgálata. A cél szerint választják meg a műszereket és a módszereket - esetükben egy nagy hatótávolságú rover az ideális, amely több helyszínt tud a Marson megvizsgálni, és az érdekes kőzetekből mintát venni. Adott tehát a műszerpark, ebből pedig a szonda tömege és mérete, utóbbi a közlekedés módját és a leszállás mikéntjét befolyásolja.

Végül következnek a tudományos szempontok. Az egyes leszállóhelyjelöltek eltérnek egymástól, a szonda jellemzőit is lehet még kis mértékben módosítani, a célhoz igazítani. A tudományos igényeknek megfelelően a mérnökök is változtatnak még, azonban nem szívesen engednek a biztonságos landolás követelményeiből. Mindezek eredményeként fokozatosan elkészül az űrszonda, és lassan szűkül a lehetséges leszállóhelyek listája.

Hol tud leszállni a Curiosity?

A Curiosity célterületével szemben támasztott követelmények:

• 2 kilométernél kisebb magasság: a túl magas területek felett ritka marsi a légkör, és az ejtőernyő nem tudja eléggé lelassítani az ereszkedő szondát;
• kis lejtőszög: fél kilométeres távolságon mérve 5 foknál, 5 méteres távolságon 15 foknál kisebb lejtőszög kell. A meredek terepen a landolás végén félrebillenhet vagy akár el is gurulhat a szonda;
• sziklákban szegény felszín: a sziklás terepen szintén tönkremehet a berendezés, és a nagy kőtömbök meg is akadályozhatják a mozgását, a Curiosity landolási helyén csak elvétve lehet 60 centiméternél magasabb szikla;
• szélcsendes vidék: a landolás utolsó kilométerein 30 méter/másodpercnél gyengébb szél kell, különben veszélyes lehet az ereszkedés;
• porban és homokban szegény terület: a laza homokdűnékben elsüllyed a rover, mint például a Spirit, amely nem képes egy laza homokdűnéből kimászni;
• 60 foknál kisebb földrajzi szélesség: a pólusokhoz közelebbi területeken télen kifagy a szén-dioxid, amely alacsony hőmérséklete révén tönkreteheti az érzékeny berendezéseket;
• elég nagy homogén terület: a szondák jelenleg nem tudnak pontosan landolni a Marson, ezért több kilométer átmérőjű vidéknek kell a fenti követelmények mindegyikét teljesítenie.

A Curiosity landolását nemrég látványos filmen mutattuk be. A leszállás módja eltér az elmúlt években alkalmazott légzsákos módszertől (ilyen nehéz rovert nem lehet már légzsákokkal biztonságosan leszállítani), ezért a szonda az ereszkedés utolsó pillanatait rakétás fékezéssel teszi meg. További érdekesség, hogy a művelet végén közvetlenül a kerekére érkezik a marsjáró. Mindehhez egy "égi darunak" nevezett eszköz fogja végrehajtani a rakétás fékezést, amelynek alján egy kötél végén lóg a rover.

http://videa.hu/flvplayer.swf?v=diTfKnyg04Q5JobH

Eddig példátlan módon landol a Mars Science Laboratory a vörös bolygón (forrás: NASA)

A korábbiaknál pontosabb légköri belépéssel, és az ereszkedés végét befolyásoló és irányító rakétás fékezéssel a Spirit és Opportunity rovereknél jellemző 100 km-es leszállási ellipszis (amelyen belül bárhol landolhat a szonda) majdnem 10 kilométeresre zsugorodott esetünkben. Az így fennmaradt helyszínek körét több konferencián csökkentették le a szakemberek négyre, amelyek egyikén landol az űreszköz. Az alábbiakban ezeket a helyszíneket tekintjük át.

Az eddig meglátogatott legidősebb terület

Az egyik elképzelhető leszállóhely, a Mawrth Vallis térsége a legidősebb terület lenne, ahol űrszonda landolt a Marson. Ez egy hatalmas folyásnyom közelében van, amelyről a nevét kapta - azonban nem ez az érdekes a vidéken. A kérdéses régió a földi agyagásványokhoz hasonló összetevőket tartalmaz, ami egykori meleg és nedves viszonyokra utal. A területen tehát a bolygó korai, a mainál kedvezőbb éghajlatú időszaka vizsgálható, nagyjából az a periódus, amikor a Földön az élet kialakult.

A Mawrth Vallis (jobb oldalt függőlegesen haladó nagy folyásnyom) és a tervezett leszállóhely (ellipszis) egy szín-magasság ábrázolású felvételen (NASA, JPL)

A Mawth Vallis térsége gazdag idős üledékes kőzetrétegekben. A terület néhol kissé egyenetlen, ennek megfelelően nagy körültekintést igényel a rover útvonalának kijelölése. Elvétve fiatal, sötét árnyalatú homokdűnék is takarják az idősebb és érdekes felszínt, a dűnéket érdemes lesz elkerülni. Ugyanakkor a magányos sziklatömbök és a kisebb meredek falak a felszín alatti rétegek vizsgálatára adnak lehetőséget.

Az idős leszállóhely részlete (NASA)

Hegy méretű történelemkönyv

A Gale-kráter érdekes becsapódásnyom a Marson. Átmérője 155 kilométer, és belsejében furcsa alakzat, egy 5 kilométer magas hegy található. Ez nem egyszerűen a kráter központi csúcsa, hanem a belső területére lerakódott, majd részben lepusztult vastag üledékes képződmény. Alsó része a fent említett agyagásványos kőzeteket tartalmazza, míg magasabban hidegebb és savas kémhatású vizekből kivált szulfátos üledékek sorakoznak benne. Egy történelemkönyv egymáson fekvő lapjaihoz hasonlóan tartalmaz információkat a bolygó fejlődésének hosszú időszakáról.

A leszállóhely a Gale-kráterben (ellipszis), és a központi üledékes kiemelkedés (kép alsó felén)

A tervezett leszállóhely a hatalmas üledékes hegy mellett, a kráter sima peremvidékén fekszik, ahova a kráterperemről egykor folyók terítettek hordalékot. A terv alapján itt landolna a Curiosity, és innen mászna fel egy lankás szakaszon a kiemelkedésre, miközben sorra vizsgálhatná az eltérő időszakban és körülmények között lerakódott üledék anyagát.

Az idős üledékes rétegsorok részlete (NASA, JPL)

Két szétszabdalt deltatorkolat

A Holden- és Eberswalde-kráterek képezik a harmadik és negyedik potenciális leszállóhelyet. A két egymás mellett található krátert részben idős folyóvízi üledék tölti ki. A 154 kilométeres Holden-krátert több időszakban is víz tölthette ki, a bele érkező folyásnyomok egymást is felülírják néhol. Sok helyen látványos rétegsorok figyelhetők meg, amelyek a feltételezések alapján a földi deltatorkolatokra emlékeztetnek. Az itt található ásványokban ma is van H₂O kötött állapotban.

A Holden-kráter, alulról és oldalról a mélyedésbe érkező folyásnyomokkal és a leszállóhellyel (NASA, JPL)

Az Eberswalde-kráter a Holdentől északkeletre található 65 kilométeres becsapódásnyom, amelynek belsejét szintén egykori folyóvízi eredetű üledékek töltötték ki. Leglátványosabb alakzata egy madárlábra emlékeztető, deltatorkolat-jellegű képződmény, amelyben a megfigyelések alapján az egykori kanyargó folyásnyom után visszamaradt meanderek, pontosabban az ott lerakódott üledékek is azonosíthatók.

Az üledékkel feltöltött Eberswalde-kráter (NASA, JPL)

Az Eberswalde- és a Holden-kráter esetében egyaránt az egykori vizes környezet tanulmányozható, noha ezek valamivel fiatalabb képződmények, mint például a Mawrth Vallis térsége. Mind az Eberswalde, mind a Holden esetében a leszállási ellipszis a deltaüledékek kibukkanó falaihoz közel található - de mivel az idős üledékek pereme meredek terület, a rover nem landolhat ott. A kérdéses falakhoz közel kell leszállnia egy sík területen, majd onnan fog a falak és a róluk leomlott kőzetblokkok közelébe hajtani részletes vizsgálatok végzése céljából.

Ősi folyóvíz által lerakott üledékek az Eberswalde-kráterben (NASA, JPL)

A végső leszállóhelyet a fenti négy jelölt közül ezekben a napokban választják ki, május 16. és 18. között zajlik az utolsó konferencia ezzel kapcsolatban az Egyesült Államokban, amely után nem sokkal hozzák nyilvánosságra a végleges döntést. A Curiosity a tervek alapján 2011. november 25-én startol, és 2012. augusztus 6-án száll le a vörös bolygón.