Selitetty: Mikä tekee NASAn Perseverance-mönkijän laskeutumisesta Marsiin vaikeaa?

Tyypillisesti matka Marsiin, joka on noin 300 miljoonan mailin päässä, kestää noin seitsemän-kahdeksan kuukautta. Perseverance laukaistiin 30.7.2020 ikkunan aikana, jolloin Mars ja Maa olivat lähimpänä toisiaan.

Perseverance Rover käyttää poraa kerätäkseen kivinäytteen Marsista tässä päivämäärättömässä taiteellisessa käsitteellisessä kuvamonisteessa. (NASA/JPL-Caltech/Handout Reutersin kautta)

Torstaina NASAn Perseverance-mönkijän odotetaan laskeutuvan Jezeron kraateriin Punaisella planeetalla, minkä jälkeen se jatkaa työtä etsiäkseen merkkejä menneestä elämästä.

Laskeutuminen on tehtävän lyhin, mutta yksi merkittävimmistä ja myös vaikeimmista vaiheista. NASA sanoo, että koska se on vaikeaa, vain 40 prosenttia avaruusjärjestöjen kautta maailman Marsiin lähettämistä tehtävistä on onnistunut, koska satoja asioita täytyy mennä oikealle kynsien pureskelulle.

Antaaksemme jonkinlaisen kontekstin tämänkaltaisten tehtävien käynnistämisen vaikeudelle, on esimerkki tutkimusmatemaatikko Katherine Johnsonista. Vuoden 2016 elokuvassa Piilotetut hahmot , Taraji P. Henson esitti Johnsonia, joka työskenteli selvittääkseen tarkkoja laskelmia, jotka määrittelivät John Glennin avaruuteen vuonna 1962 laukaisevan kapselin liikeradan.

Muita tehtäviä Marsiin

Toinen Mars-tehtävä, Arabiemiirikuntien Al Amal (Toivo) - arabimaailman ensimmäinen tällainen tehtävä - astui Marsin kiertoradalle viime viikolla . Tämä on kuitenkin kiertoratatehtävä, eikä se sisällä laskeutumista planeetan pinnalle. Arabiemiirikuntien lisäksi Kiina käynnisti Mars-matkan heinä-elokuun ikkunan aikana.

Tällaisten kunnianhimoisten avaruustehtävien valossa jotkut astrobiologit ovat ilmaisseet huolensa mahdollisesta 'planeettojen välisestä saastumisesta'. Tämä tarkoittaa maan päällä olevien mikrobien kuljettamista muihin taivaankappaleisiin ja maan ulkopuolisten mikrobien tuomista takaisin Maahan. Avaruustutkimuksen komitea (COSPAR) määrittelee 'planeettojen suojelupolitiikan', jonka tavoitteena on rajoittaa muille planeetoille lähetettävien mikrobien määrää sekä varmistaa, että muukalainen elämä ei aiheuta tuhoa Maapallolla.

Miten avaruusalus pääsee Marsiin?

Tyypillisesti matka Marsiin, joka on noin 300 miljoonan mailin päässä, kestää noin seitsemän-kahdeksan kuukautta. Perseverance laukaistiin 30.7.2020 ikkunan aikana, jolloin Mars ja Maa olivat lähimpänä toisiaan. Tämä ikkuna on tärkeä, koska kaksi planeettaa kiertävät Auringon eri nopeuksilla ja joka toinen vuosi planeetat ovat paikassa, jossa ne ovat lähimpänä toisiaan. Avaruusjärjestöt haluavat laukaista avaruusaluksensa tämän ikkunan aikana, koska lähempänä etäisyyttä käytetään vähemmän rakettipolttoainetta.

Mukaan an Purduen yliopiston tekemä analyysi , kiinteän rakettipolttoaineen hinnaksi on arvioitu 5 dollaria kilolta. Auton kokoinen Perseverance-mönkijä käyttää kuitenkin ydinvoimalla toimivaa järjestelmää. Lähes 30 vuoden kuluttua siitä tulee ensimmäinen mönkijä, joka käyttää kotimaassa tuotettua plutoniumia, joka on valmistettu Yhdysvaltojen kansallisissa laboratorioissa. Rover saa virtansa generaattorista, joka muuntaa plutonium-238:n luonnollisen hajoamisen tuottaman lämmön sähköksi, mikä pitää mönkijän ja sen työkalut käynnissä, kun se laskeutuu Marsiin.

Mitä Perseverance-tehtävä maksaa?

NASAn arvioidaan käyttävän 2,7 miljardia dollaria tehtävään, joka sisältää avaruusalusten kehittämisen, laukaisuoperaatiot ja toiminnan ylläpitokustannukset sen laskeuduttua Marsiin.

Mukaan Planeettayhdistys , plutonium-238:n käyttö polttoaineena on nostanut operaation kustannuksia, koska ydinmateriaali liittyy kohonneisiin ympäristö- ja turvallisuusmääräyksiin. Tehtävän kokonaiskustannukset vastaavat rahaa, jonka Google ansaitsee kuudessa päivässä, tai rahaa, jonka amerikkalaiset käyttävät lemmikkiinsä joka 10. päivä tai vastaava 33 tuntia Yhdysvaltain puolustusministeriön johtamista, yhdistys kertoo.

LIITY NYT :Express Explained Telegram -kanava

Miksi laskeutuminen Marsiin on vaikeaa?

Entry, Decent and Landing (EDL) on Mars 2020 -matkan intensiivisin vaihe. Jotta Perseverance-mönkijä onnistuisi laskeutumaan Marsiin, useiden asioiden on mentävä oikein. EDL-vaihe alkaa, kun mönkijä saavuttaa Marsin ilmakehän huipun ja kulkee 20 000 km/h nopeudella. Mönkijän haasteena on hidastaa sen nopeus noin 20 000 km/h nollaan ja samalla laskeutua kapealle kraatterin pinnalle.

NASA sanoo, että EDL-vaihe päättyy seitsemän minuutin kuluttua, kun rover on paikallaan planeetan pinnalla. Tämän jälkeen jarruja on käytettävä erittäin huolellisesti, luovasti ja haastavasti.

Kymmenen minuuttia ennen ilmakehään tuloa rover luopuu risteilyvaiheesta, joka koostuu lennon aikana käytetyistä aurinkopaneeleista, radioista ja polttoainesäiliöistä. Ainoastaan ​​suojaava aeroshell, joka koostuu roverista ja laskeutumisvaiheesta, tekee matkan planeetan pinnalle. Nyt avaruusaluksena tulee Marsin pintaan , sitä hidastaa vastus, jolloin planeetan ilmakehän kitka vaikuttaa avaruusaluksen pintaa vasten hidastaen sitä ja alentaen sen kiertoradan korkeutta.

Vaikka vastus hidastaa avaruusalusta, se myös lämmittää sitä ja huippulämpeneminen tapahtuu noin 80 sekuntia sen jälkeen, kun rover on saapunut ilmakehään. Mutta tämä ei vaikuta roveriin, joka on huoneenlämmössä aeroshelin sisällä.

Kun se laskeutuu ilmakehän läpi, avaruusaluksen on ammuttava pieniä potkureita pysyäkseen kurssilla, koska se voidaan työntää pois kurssilta pienten, tiheydeltään vaihtelevien ilmataskujen vuoksi. Myöhemmin lämpösuoja hidastaa avaruusaluksen nopeuteen noin 1 600 kilometriin tunnissa, jolloin (noin 240 sekuntia sisääntulon jälkeen) yliäänivarjo laukeaa.

Kaksikymmentä sekuntia laskuvarjon laukaisun jälkeen lämpösuoja erottuu ja rover altistuu planeetan ilmakehille ensimmäistä kertaa. Tässä vaiheessa laskuvarjo hidastaa ajoneuvoa entisestään. Mutta koska Marsin ilmakehä on ohut, ajoneuvo kulkee edelleen kohti pintaa nopeudella 320 km/h. Siksi turvallista laskeutumista varten mönkijän on hylättävä laskuvarjo ja suoritettava loppumatka raketteilla, jotka ovat osa laskeutumisvaihetta, joiden moottorit käynnistyvät, kun rover on noin 2 100 metrin korkeudella pinnan yläpuolella.

Roverin lopullinen laskeutumisnopeus on noin 2,7 kilometriä tunnissa, mikä on hitaampi kuin keskimääräinen ihminen pystyy kävelemään tunnissa – noin 5 kilometriä. Tässä vaiheessa, kun noin 12 sekuntia on jäljellä kosketukseen noin 66 jalan korkeudella pinnan yläpuolella, rover lasketaan kaapeleiden varaan. Kun mönkijä havaitsee, että sen pyörät ovat koskettaneet maata, se katkaisee kaapelit, jotka sitten laskeutuvat itsenäisesti hallitsemattomasti pinnalle, jonnekin poispäin roverista.

United Launch Alliance Atlas V -raketti, joka kuljettaa NASAn Mars 2020 Perseverance Rover -ajoneuvoa, lähtee lentoon Cape Canaveralin ilmavoimien asemalta Cape Canaveralissa, Floridassa, Yhdysvalloissa 30. heinäkuuta 2020. (NASA/Joel Kowsky/Handout Reutersin kautta)

Mitä Perseverance-mönkijä tekee Marsissa?

Perseverance viettää yhden Mars-vuoden (kaksi vuotta maan päällä) planeetalla, jonka aikana se tutkii laskeutumispaikan aluetta. Jezero-kraatteri, jonne se laskeutuu, oli aikoinaan muinaisen joen suiston paikka (tutkijat tietävät tämän aiempien laskeutumis- ja kiertoradalla suoritettujen tutkimusten perusteella, jotka viittaavat planeetan kosteisiin olosuhteisiin miljardeja vuosia sitten).

Jos Marsissa oli muinaisessa menneisyydessä (3,5–3,8 miljardia vuotta sitten) lämpimämpi ilmakehä, joka mahdollisti veden virtauksen, ja jos siellä oli mikrobielämää, on mahdollista, että sitä on olemassa erityisillä alueilla vielä nykyäänkin.

Roverilla on mukanaan seitsemän instrumenttia, joihin kuuluu edistynyt kamerajärjestelmä, jossa on zoomausmahdollisuus, SuperCam, joka on kuvantamisen ja kemiallisen koostumuksen analysointilaite sekä spektrometri. Yksi Roverin mielenkiintoisimmista instrumenteista on kuitenkin MOXIE, joka tuottaa happea Marsin ilmakehän hiilidioksidista. Jos tämä instrumentti onnistuu, tulevat astronautit (toistaiseksi kukaan ihminen ei ole pysynyt Marsissa) voivat käyttää sitä rakettipolttoaineen polttamiseen palatakseen Maahan.

Roverissa on myös Ingenuity, ensimmäinen helikopteri, joka lensi Marsissa. Tämä auttaa keräämään näytteitä pinnasta paikoista, joihin rover ei pääse. Kaiken kaikkiaan mönkijä on suunniteltu tutkimaan muinaisen elämän merkkejä, keräämään näytteitä, jotka voidaan lähettää takaisin Maahan tulevien tehtävien aikana, ja testaamaan uutta teknologiaa, joka voi hyödyttää tulevia robotti- ja ihmistehtäviä planeetalla.

Jaa Ystäviesi Kanssa: