Lézerágyúval és beépített atomerőművel felszerelt Trabant indul a Marsra

Lézersugárral lövi a sziklákat, ujjnyi mélyen a kőzetekbe fúr és az eddigieknél sokkal jobb képeket készít a szombaton startoló marsjáró. A Curiosity lesz az eddigi legfejlettebb rover a vörös bolygón, amelynek műszerparkját az ősi életnyomok azonosítására optimalizálták. Beépített atomerőműve 14 évig biztosíthat energiát számára.

Legkorábban szombaton, magyar idő szerint 16.02-kor startol az eddigi legnagyobb, legnehezebb és legmodernebb marsfelszíni kutatóegység, a Mars Science Laboratory (MSL), más néven Curiosity. A méretében és tömegében egy Trabanthoz hasonló marsjáró az eddigi legrészletesebb információkat szolgáltathatja a vörös bolygó felszíni viszonyairól. Számos olyan, csúcstechnikát képviselő műszert visz magával, amely korábban még egyetlen más égitesten sem landolt.

Hat hónap utazás, hatperces landolás

Az MSL legkorábban szombaton indul, és 2012. augusztus 5-én száll le. A bolygó felé haladva maga a rover inaktív állapotban lesz, bár a sugárzásmérő egysége már ekkor is rögzít adatokat. A legizgalmasabb esemény ezt követően a landolás lesz, amely mindössze hat percet vesz majd igénybe.

A leszállás utolsó fázisa különbözik a korábbiakétól, és egy úgynevezett légidaru (skycrane) rendszerrel történik. A landolás előtt hővédőpajzs lassítja le a légkörbe belépő szondát, 6 kilométer/másodpercről közel a helyi hangsebesség kétszeresére. Ezt követően kinyílik az ejtőernyő, amelynek segítéségével tovább ereszkedik a Curiosity. Az ejtőernyős fázis befejeztével rakétás fékezésre vált át, majd mindössze 20 méter magasan a felszín felett majdnem megáll. Ekkor egy 7,5 méter hosszú kábelen kiengedi a rovert magából, amelyet közvetlenül a kerekeire helyez le a felszínre.

A landolás végét egy automatikus veszélyelkerülő rendszer irányítja, amely 2 kilométer magasan kezd üzemelni. A MARDI nevű kamera innen kezdve másodpercenként 5 képet rögzít, majd számítógéppel azonnal elemzi is őket, felismerve a nagyobb sziklákat, az oldalszél hatását, és az erre kifejlesztett szoftver kijelöli az ideális leszállóhelyet. A célterületet a Curiosity a felszínhez viszonyítva függőlegesen maximum 0,75 méter/másodperces, vízszintesen pedig maximum 0,5 méter/másodperces sebességgel éri el - tehát lassan, óvatosan helyezi le a légidaru a rovert a felszínre.

A meteorológiai mérőműszer beszerelése (NASA, JPL)

Gazdag, de csökkentett műszerpark

Az űrszondák készítésekor gyakori eset, hogy a kutatók sokkal több műszert terveznek az adott egységre, mint ami később valójában rákerül - a Curiosity esetében is ez történt. A szonda műszerparkját az ősi életnyomok azonosítására optimalizálták, ennek megfelelően főleg szerves anyagokat, víznyomokat keres, és olyan különféle jellemzőket vizsgál, amelyek alapján az egykori környezeti viszonyokat képes rekonstruálni. Műszereivel részben passzívan elemzi a bolygó felszínét, ugyanakkor aktívan mintát is vesz, és vizsgálja beépített laboratóriumában. A passzív és aktív detektorok között átmeneti helyzetű az egyik kémiai elemező, amely több méter távolságból vizsgálja a célpontot, de egyben lézersugárral meg is lövi azt, hogy részletesebb információkat nyerjen róla.

Próba mesterséges terepakadállyal még a Földön (NASA, JPL)

Ez a kémiai kamera az első úgynevezett lézer indukálta spektrométer a Marson. A berendezés 1-10 m távolságból, a rover árbocán lévő infravörös lézerrel lövi meg a célkőzetet. A meglőtt kőzet felszínének közel 1 milliméter átmérőjű részéről elpárolog egy kevés anyag, amely apró, rövid életidejű plazmabuborékot alkot. Ennek a sugárzását vizsgálja a műszer 240 és 800 nanométer hullámhosszak között, megállapítva az összetételt, az ásványok víztartalmát, a környezeti hatások során kialakult mállási kéreg jellemzőit - mindezt a korábbi detektoroknál sokkal pontosabban. A műszer következtet majd a kőzetek mikroszkopikus szerkezetére is, és a kémiai információk a leendő emberes expedíciók előkészítésében is felhasználhatóak lesznek. A lézeres módszerrel a kőzetek felülete is megtisztítható, és ezt követően részletes közelképek készíthetők róluk.

A Curiosity rovert a leszállóegységbe rögzítik (NASA, JPL)

A Curiosity visz első alkalommal neutrondetektort a bolygó felszínére, korábban hasonló műszer csak Mars körüli pályán üzemelt. Az orosz közreműködéssel készült DAN nevű érzékelő passzív üzemmódban is működik, de aktívan be is tudja sugároznia a marstalajt. A felszíni és felszín alatti anyagok által kibocsátott neutronokat érzékeli, amelyek energiája alapján eltemetett hidrogénre, ebből pedig a felszín alatti H₂O mennyiségére tud következtetni. Nem csak jeget képes kimutatni 1-2 méter mélységig, de a felszínt borító kőzettörmelékben akár napi, vagy évszakos időskálájú nedvességtartalom-változást is érzékelhet.

A Curiosity a leszállást biztosító kapszula belsejében (NASA, JPL)

Az MSL fedélzetén többféle kamera is helyet kapott, amelyek részben a tájékozódást segítik, részben tudományos megfigyeléseket végeznek:

• panorámakamera (MastCam): két multispektrális kamera 15 fok széles látómezővel, 1200x1200 pixel felbontású detektorral, nyolc színszűrővel,
• kémiai kamera (ChemCam): indukált spektrométer a kőzetek összetételének vizsgálatára
• robotkar-kamera (MAHLI): közelképekhez és mikroszkópos felvételekhez, maximálisan 14,5 mikrométeres felbontással, UV sugárzást kibocsátó LED révén eldugott sötét helyeken is fotózhat, emellett fluoreszcens vizsgálatokat is végezhet az ásványok gerjesztett fénykibocsátását elemezve
• leszállókamera (MARDI): az ereszkedés során a tájat figyeli, másodpercenként öt képet rögzít egészen 5 m magasságig a felszín felett
• veszélyelkerülő kamerák (Hazcams): 4 fekete-fehér kamera a kerekeknél a veszélyes tereptárgyak azonosítására és a robotkar irányítására
• navigációs kamerák (Navcams): két fekete-fehér kamera az árbocon elhelyezve, amelyekkel térhatású felvételek is készíthetők, és azok a tájékozódást, a terepi munkavégzést segítik.

A szondát a hordozórakéta utolsó fokozatán, az orrkúp belsejébe rögzített állapotban
vitték az összeszerelő csarnokba (NASA)

További tudományos műszerek a kamerákon kívül:

• mintaelemző műszercsomag (SAM): szerves anyagot, gázt elemez a légkörben és a felszíni mintákban, a fűtéstől felszabaduló gázok összetételét tömegspektrométerrel, kromatográffal és lézeres spektrométerrel méri, kiemelten vizsgálja a szénizotópokat,
• neutronelemző (DAN ): a felszín alól érkező neutronok elemzése, amiből a felszín alatti térségben a H gyakoriságra, abból a H₂O tartalomra következtet,
• sugárzásdetektor (RAD): sugárzás mérése a felszínén és a Mars felé útközben is, óránként 15 percen keresztül,
• alfarészecske-röntgenspektrométer (APXS): minta besugárzás alfarészecskékkel, és az így gerjesztett röntgensugárzásból következtetnek az összetételre,
• légköri ereszkedés érzékelő (MEDLI): a szonda viselkedését vizsgálja az ereszkedés és landolás során, rögzíti a hőpajzsban fellépő hőmérsékletet,
• meteológiai, környezetmonitorozó rendszer (REMS): az időjárás folyamatos figyelése, vízszintes és függőleges szélek mérése, és a levegő mellett a közeli felszín hőmérsékletét is elemzi a berendezés,
• kémiai és ásványtani detektor (CheMin): röntgendiffrakció és röntgenfluoreszcencia módszereivel ásványok meghatározását végzi, maximum 74 minta elemzésére képes.

Az 1970-es években landolt két Viking leszállóegység óta a vörös bolygót vizsgáló szondák mindig napelemet használtak energiatermelésre, ami nem engedett széles mozgásteret a rovereknek. A Curiosity azonban radiaktív energiaforrást visz magával. A 4,8 kilogramm plutónium-238-at használó generátora sokkal biztonságosabb és változatosabb üzemelést tesz lehetővé, mint a napelemes módszer. A 45 kilogrammos generátor 110 wattot biztosít a rovernek elméletileg legalább 14 éven keresztül, noha a Curiosity nominális élettartama csak közel két földi év.

A pálya, amelyen 8,5 hónap alatt a Curiosity eléri a Marsot

A radioaktív generátor tesztelése során kiderült: olyan biztonságos az anyag tartálya, hogy a földi start során bekövetkező esetleges hiba során sem okozhat sugárszennyezést. Mindezek mellett a benne található plutónium eltér attól, mint amit nukleáris bombákban használnak, ezért felrobbanni sem képes. A marsi környezetre pedig azért nincs szennyező hatással, mivel a mágneses tér és vastag légkör nélküli égitesten sokkal erősebb a természetese eredetű sugárzás intenzitása, mint ami ebből az energiaforrásból származhat.

Lézeres kőzetelemzés a Marson (NASA, JPL)

Az MSL néhány fontosabb paramétere

• a panorámakamerák felbontása 5-10-szer jobb a Spirit és az Opportunity kameráinál
• mikroszkóp 12,5 nanométeres felbontással
• robotkar, a végén ujjakhoz hasonlóan három műszerrel
• fúró, amely maximum 5 centiméter mélyen képes a kőzetekbe hatolni
• első alkalommal megy a Marsra olyan sugárzásmérő, amivel a leendő emberes marsutazáskor várható sugárterhelés pontosan megbecsülhető
• start: 2011. november 25. és december 18. között
• leszállás a Marson: 2012. augusztus 5-én.