Múlt csütörtökön a fél világ lélegzet-visszafojtva figyelte, hogy a Mars 2020 küldetés keretében sikeresen földet – elnézést, „marsot” – ér-e az amerikai űrügynökség (NASA) legújabb marsjárója, a Perseverance (Kitartás vagy Állhatatosság).
A NASA a Curiosity (Kíváncsiság) 2012-es leszállása után küldött újabb felszíni robotjárművet a Marsra. A Perseverance tavaly július 30-án a floridai Cape Canaveralból indult 472 millió kilométeres útjára egy Atlas V-541-es rakéta hátán, pontosabban csúcsán, hogy aztán február 18-án, közép-európai idő szerint 21.44-kor sikeresen, épségben megérkezzen a bolygóra (bár a projekt tagjai a távolság miatt csak szűk 11 és fél perccel később tudták meg ezt).
A Perseverance ereszkedés közben (Forrás: NASA/JPL-Caltech)
A közel 60 lehetséges landolási helyszín közül kiválasztott, 45 km-s átmérőjű Jezero-kráterbe érkezett Perseverance legfontosabb feladata a Mars távoli múltjában két folyó által táplált, a Balatonnál valamivel kisebb egykori tó medrében az üledékes talaj vizsgálata, a szerves vegyületek, az esetleges mikrobiális élet nyomai után való kutatás lesz.
Eldöntötte, hova száll le
Kezdjük rögtön a landolással, amit a NASA-nál a „rettegés hét percének” neveztek, ugyanis míg a Curiosity esetében az ejtőernyő egyszerűen akkor nyílt ki, amikor a kapszula elérte az előre beprogramozott, 1450 km/órás ereszkedési sebességet, a mostani programban a légkör határának 21 ezer km/órás tempóval való elérése után az ún. TRN-rendszer (terrain relative navigation, azaz terephez igazodó navigáció) a felszín szkennelésével a maga által választott ideális földet érési pont és a legjobb ív megtalálása után önvezérléssel „döntött” ugyanerről.
Az ötödik a sorban
A Mars űrszondás kutatása már az 1960-as években megkezdődött, a szovjetek a 70-es évek során pedig több felszíni küldetést is indítottak a vörös bolygóra, de a landolások – mint később kiderült, a rosszul kalibrált magassági radar miatt – rendre kudarcba fulladtak.
Az amerikai Viking 1 és 2 leszálló szondái már sikerrel vették a feladatot, 1976-tól hosszú évekig vizsgálták szomszédunk felszínét, de az első helyváltoztatásra is képes Mars-szonda, a Sojourner (Látogató) csak a 1997 nyarán, a Pathfinder küldetés keretében érkezett a bolygóra. Az aprócska, 11,5 kg-os járgány 83 marsi napos működése során összesen kb. 100 métert tett meg, a talaj elemzése mellett 550 fotót küldött haza.
2004-ben a Mars Exploration Rover programban a NASA újabb két felszíni szondát juttatott a planétára. A Spirit és Opportunity névre hallgató, a bolygó két ellentétes pontján landolt marsjárók a Sojournernél jóval komolyabb szerkezetek voltak, az 1,6 méter hosszú, 174 kg-os roverek egyetlen nap alatt nagyobb utat tettek meg, mint a pionír. Elsődleges céljukat, a víz korábbi marsi jelenlétének bizonyítását hamar, pár hónap alatt teljesítették, de még hosszú évekig küldtek értékes adatokat a Földre. A Spirit 2010. március 22. után hallgatott el, az Opportunity egészen 2018. június 10-éig volt aktív.
A Perseverance közvetlen elődje, a Curiosity a 2012. augusztus 6-án landolt, a komplex, számos tudományos eszközzel felszerelt, kisautó méretű marsjáró geológiai, biológiai, valamint a későbbi emberes küldetések során felhasználható klímaadatokat gyűjt, a mai napig működik.
Faceliftes űrterepjáró
Ugyan első ránézésre a 2,7 milliárd dollárból (800 milliárd Ft) fejlesztett Perseverance alig-alig különbözik elődjétől, a Curiositytől – építésénél egyenesen fel is használták az idősebb testvér egyes tartalék alkatrészeit –, az új rover számos tekintetben előrébb jár.
Bár méreteik gyakorlatilag egyeznek – 2,9 méteres hosszúság, 2,7 méteres szélesség, 2,2 méteres magasság – a Perseverance 126 kilót vert az elődre, 1025 kilogrammjával az eddigi legnehezebb ember alkotta tárgy egy másik bolygó felszínén.
A tudományos felszerelés – erről lejjebb – működtetéséhez és a marsjáró mozgatásához is egy radioizotópos termoelektromos generátor biztosítja az energiát, az erőforrás a Seeback-hatás segítségével alakítja elektromos energiává a 4,8 kg plutónium-oxid bomlásából származó hőt. A generátor meghökkentően kicsi, 110 wattos teljesítményre képes, de a napelemekkel ellentétben folyamatosan termeli az energiát, ráadásul holtidőben két lítiumion akkumulátort is tölt, melyek szükség esetén rövid ideig akár 900 wattot (1,2 LE) is leadhatnak.
A plutónium-oxid felezési ideje 48 év – tehát évente pár százalékot csökken az energiatermelés hatékonysága – így a bőven fedezi a Perseverance szigorúan tervezett egy marsi éves (687 földi nap) programjának igényét, de még a rover remélhetően egy-másfél évtizedre nyúló teljes hasznos élettartamát is.
A marsjáró mozgatásáról a hat kerékbe szerelt egy-egy elektromotor gondoskodik, a hatból négy kerékben külön kormányzómotor is található, melyeknek köszönhetően a Perseverance helyben is képes 360 fokban megfordulni. A rover végsebessége sima, kemény talajon 4,2 cm/s vagy 152 m/h, de nem is versenyezni ment a vörös bolygóra.
A már említett kerekek jelentik az egyik fontos újítást a Curiosityhez képest: a korábbi marsjáróval szerzett tapasztalatok alapján ugyanis újratervezték őket. Az elektro-agymotorokat és titánküllőket körbefogó, megvastagított dúralumínium „abroncsok” átmérőjét 50,8 cm-ről 52,6 cm-re növelték, miközben a futófelület szélességét 43-ról mindössze 33,6 centiméterre csökkentették. Az abroncsok mintázatát is áttervezték: a Curiositynél alkalmazott cikcakkos helyett most magasabb, párhuzamosan nagyon enyhe hullámmintás keresztbordákat alkalmaztak.
Az újratervezett kerék (Forrás: NASA/JPL-Caltech)
Az új kerekeknek, a himba-forgóvázas rendszerű felfüggesztésnek, valamint a 60 cm-es hasmagasságnak köszönhetően a Perseverance képes 40 centiméteres akadályok legyőzésére és 30 fokos (47%-os) emelkedők megmászására is.
A Curiosity elküldése óta eltelt szűk évtized fejlődése a marsjáró irányításában is megjelenik: míg az elődöt szakaszosan, a földi központból „terelgették”, a Perseverance már önvezető, szenzoraival maga rajzol térképet a környezetéről, így az utasításokra való várakozás jelentette időveszteség nélkül haladhat, naponta akár 200 métert is megtéve.
Az apró kísérleti űrhelikopter, az Ingenuity (Forrás: NASA/JPL-Caltech)
„Lombikbébit” is vitt magával
A Perseverance-hez egy másik, kísérleti jármű is tartozik, az Ingenuity (Találékonyság) nevű drónhelikopter. A marsjáró hasa alól előbújó, 1,8 kg-os, napelemekkel táplált apróságnak a földinél százszor ritkább atmoszférában kell repülnie, ebben – farokrotor nélküli kialakításából fakadóan – két, ellentétes irányban, 2400-as percenkénti fordulattal forgó, szénszálas rotorok segítik. Az Ingenuity a más bolygón történő kontrollált, saját erőből történő repülés úttörője és kísérleti nyula lesz, ha működik. Fedélzetén egy kamerán kívül nincs más tudományos eszköz.
Kameraarzenál, radar, mintagyűjtő a pocakban
Annál több van az ilyen eszközökből magán a marsjárón: a Perseverance-t összesen 23 kamerával látták el, ebből hét a landolás során kapott szerepet, a többi pedig számtalan külön feladatra alkalmas a navigáción, a biztonságos haladás lehetővé tételén, a rover önvizsgálatán keresztül a begyűjtött minták megtekintéséig és az akár homokszem méretű célok kémiai összetételének vizsgálatáig. Két kamera a fúrásokat végző karon, a spektrométerek és a lézer kiegészítőjeként működik.
A Perseverance által készített első panorámakép
A nagyközönség számára az „árbócon” található két kamerapár fotói lehetnek majd a legérdekesebbek. Újdonság a roverre szerelt két mikrofon is: ezeknek köszönhetően a napokban első ízben hallhattuk egy idegen bolygó hangjait.
A Perseverance által visszaküldött első hangfelvétel – nagyon halk, fül- vagy fejhallgató ajánlott
A már említett robotkar 2,1 méter hosszú, végén az ütvefúró 27 mm-es furatokból gyűjt majd mintákat, amelyeket egy másik robotkar a Perseverance hasán található tárolócsövekbe helyez el, hogy egy későbbi, közös ESA-NASA küldetés során visszahozzák őket a Földre.
Fontos megemlíteni a MOXIE névre hallgató berendezést is, amely a marsi légkör 95%-át adó szén-dioxidból hivatott oxigént előállítani – a kísérleti eszköz eredményei igen fontosak lesznek a későbbi, emberes küldetések tekintetében, de a megtermelt oxigén a helyben történő rakétaüzemanyag-előállítás szempontjából is igen lényeges.
