Hoe De Mars Curiosity Rover Werkt

{h1}

De nieuwe mars curiosity rover is een van de nieuwste nasa-missies naar de rode planeet. Lees over het mars science laboratory op WordsSideKick.com.

Overstappen, Spirit en Opportunity: er is een nieuwe Mars Rover op de planeet vanaf augustus 2012. Met zijn zeswielaandrijving, rocker-bogie ophanging en mastgemonteerde camera's lijkt hij misschien op zijn eerbiedwaardige voorgangers, maar alleen op de manier een pickup truck lijkt op een Humvee. We hebben het over een nucleair aangedreven, laser-toting monster vrachtwagen van de wetenschap, compleet met raket pack - een koopje voor $ 2,5 miljard (belasting, titel, docking en vrachtkosten inbegrepen).

De Mars Science Laboratory, aka Nieuwsgierigheid, domineert de showroom van Mars rover, die zich twee keer zo lang uitstrekt (ongeveer 10 voet, of 3 meter) en vijf keer zo zwaar (1982 pond of 899 kilogram) bouwde als NASA's record-setting 2003-modellen, Spirit and Opportunity. Het komt off-off-road klaar, zonder hubs om te vergrendelen (en niemand om ze te vergrendelen). Zes 20-inch (51 centimeter) aluminium wielen scheuren over obstakels die 30 inch (75 centimeter) hoog zijn en 20060 meter per dag rijpen op Mars-terrein.

Dames en heren, de 2011 Curiosity bevat meer gadgets dan een magazijn van Ronco - alles van uitrusting voor het verzamelen van grond en poedermonsters van steen, tot zeven voor het bereiden en sorteren ervan, en instrumenten aan boord voor het analyseren ervan. Curiosity's laser is een afstembare spectrometer ontworpen om organische (koolstofbevattende) verbindingen te identificeren en de isotoopverhoudingen van belangrijke elementen te bepalen. En het beste van alles, zijn beproefde kernmachtssysteem, dat lang werd gebruikt in satellieten, ruimtevaartuigen en maanuitrusting die aan boord van de Apollo-missies werden gevlogen, is gegarandeerd en laat je niet achter in een stofstorm.

Ja inderdaad, NASA ging terug naar de tekentafel voor deze, en droomde van een fractal-achtige opstelling om de beste selectie compacte wetenschappelijke uitrusting in de kleinste mogelijke ruimte te verpakken. Maar houd ons niet aan het woord: vraag Rob Manning, hoofdingenieur van het vluchtsysteem bij Jet Propulsion Laboratory, die het "verreweg het meest complexe ding dat we ooit hebben gebouwd" noemt [bron: JPL].

Geen moeite werd gespaard voor NASA's meest ambitieuze rover tot nu toe. Dit werkpaard zal meer aan boord van wetenschappelijk onderzoek doen, gebruikmakend van een groter pakket van laboratoriuminstrumenten en sensoren, dan welk ander Mars-model dan ook. Bestel vandaag en NASA levert het binnen 12 mijl (20 kilometer) van uw deur af (er zijn enkele beperkingen van toepassing: deur moet binnen een aflevergebied van 250 miljoen kilometer zijn). Je rover zal met meer precisie landen en meer ruige grond bestrijken dan alle andere, en het heeft de beste kans om de geschiedenis van de waterstroming en de mogelijkheid van oude bewoonbare omgevingen op Mars tot nu toe vast te leggen. Ja, als het tijdschrift Motor Trend een categorie had voor ruimtebuggy's, zou Curiosity ongetwijfeld Rover of the Year verslaan.

Waarom laten we je sleutels niet vasthouden terwijl je een proefrit maakt?

Van Blueprint naar Bullet

Dat is een weergave van Gale Crater, waar nieuwsgierigheid is geland. Merk op dat het concept van deze kunstenaar een verticale overdrijving heeft om mensen een beter idee te geven van de topografie van de regio.

Dat is een weergave van Gale Crater, waar nieuwsgierigheid is geland. Merk op dat het concept van deze kunstenaar een verticale overdrijving heeft om mensen een beter idee te geven van de topografie van de regio.

Jarenlange testen, ontwikkeling en het inbouwen van fouttoleranties culmineerden om 10:02 uur EST op 26 november 2011, toen het Mars Science Laboratory (MSL) werd gelanceerd vanaf Cape Canaveral Air Force Station aan boord van een Atlas V-raket. Het landde succesvol op Mars om 13:32 uur EDT, 6 augustus 2012.

Alvorens Curiosity in de schaal te laden, onderwierpen ingenieurs de rover aan een strenge reeks tests die zowel interne fouten als externe problemen simuleerden, straffen waaronder centrifuges, valproeven, trekproeven, aandrijfproeven, belastingtests, stresstests en tests van kortsluitingen [ bron: JPL].

Ondertussen moest de NASA beslissen waar de nieuwe rover zou verkennen, hoe hij daar zou komen en hoe het ruimteagentschap het veilig zou kunnen landen - gemakkelijker gezegd dan gedaan.

Aarde en Mars draaien rond de zon in verschillende snelheden - 686.98 Aardse dagen voor Mars versus 365.26 voor Aarde - wat betekent dat hun relatieve afstand enorm varieert. Het bereiken van Mars met zo min mogelijk brandstof betekende lancering wanneer de rode planeet het dichtste bij ons passeerde [bron: NASA]. Dit was geen onbelangrijke overweging: Mars zwaait meer dan zeven keer zo ver van de Aarde af in het uiterste uiterste (249,3 miljoen mijl of 401,3 miljoen kilometer) dan bij de dichtstbijzijnde nadering (34,6 miljoen mijl of 55,7 miljoen kilometer) [bron: Williams] ].

Als een quarterback die een pas gooide, zocht het lanceersysteem niet naar waar Mars was, maar naar waar het zou zijn toen het vaartuig arriveerde. NASA gooide die pas, en het rover-voetbal bereikte zijn ronde en rode ontvanger meer dan 250 dagen later en raakte op zondag 6 augustus 2012 (Eastern Daylight Time).

NASA heeft MSL echter niet van het aardoppervlak "weggegooid"; het bureau lanceerde het vanuit een baan om de planeet. Hier is hoe: Toen het hefvoertuig de ruimte van Cape Canaveral bereikte, opende zijn neuskegel, of kuip, zich als een clamshell en viel weg, samen met de eerste trap van de raket, die afsloeg en naar de Atlantische Oceaan kelderde. De tweede trap, een Centaur-motor, schopte toen in en plaatste het ruimteschip in een baan om de parkeerplaats. Toen alles goed was opgesteld, trapte de raket een tweede keer af en duwde het vaartuig richting Mars.

Ongeveer 44 minuten na de lancering, scheidde MSL zich van zijn raket en begon met de aarde te communiceren. Naarmate het verder ging, maakte het incidentele geplande koerscorrecties.

Zodra het de atmosfeer van Mars trof, begon het plezier echt.

The Gale Crater

Nieuwsgierigheid begon zijn reis met het verkennen van Gale, een inslagkrater genesteld tussen de zuidelijke hooglanden van Mars en de noordelijke laaglanden. Met een lengte van 96 mijl (154 kilometer) strekt Gale zich uit over een gebied dat overeenkomt met Connecticut en Rhode Island samen.

Een geruisloos, patiëntrover

Vanwege zijn grootte kon Curiosity geen landing met airbag mogelijk maken. In plaats daarvan gebruikte het Mars Science Laboratory het hier geïllustreerde sky crane touchdown-systeem, dat in staat is om een ​​veel grotere rover af te leveren op het oppervlak van Mars.

Vanwege zijn grootte kon Curiosity geen landing met airbag mogelijk maken. In plaats daarvan gebruikte het Mars Science Laboratory het hier geïllustreerde sky crane touchdown-systeem, dat in staat is om een ​​veel grotere rover af te leveren op het oppervlak van Mars.

Binnen Mars, stijgend hoger dan Mount Rainier torent boven Seattle, staat een sediment berg 3 mijl (5 kilometer) hoog. Samengesteld uit lagen mineralen en bodems - waaronder kleien en sulfaten, die wijzen op een waterige geschiedenis - zullen deze lagen een onschatbare kaart van de geologische geschiedenis van Mars bieden [bronnen: Siceloff; Zubritsky].

Vroeger water zou naar Gale's laaglanden zijn gestroomd en verzameld, waardoor het waarschijnlijk een opslagplaats is voor de overblijfselen van beekjes, plassen en meren, en daarom een ​​ideale plek om bewijs te vinden van de bewoonbaarheid van Mars in het verleden.

Net als de 'geruisloze geduldige spin' van Walt Whitman, zal nieuwsgierigheid op een dag al snel geïsoleerd gaan zitten op een voorgebergte en gegevens terugsturen van waaruit zijn missie-controllers zullen beslissen 'hoe de lege uitgestrekte omgeving te verkennen'. Zijn spideachtige gelijkenis eindigt niet met poëtische licentie of zelfs zijn spichtige, verbonden benen, echter; het strekt zich uit naar de spiderachtige manier waarop de rover op het oppervlak van Mars landde.

Voordat we dit echter ontrafelen, laten we eens kijken naar de raket-geassisteerde sprong die het vaartuig maakte toen het voor het eerst Mars bereikte.

Toen het ruimtevaartuig met de Curiosity de 78 kilometer (125 kilometer) boven de grond in de Mars-atmosfeer binnenzwom, stuurde het en remde het door een reeks S-bochten zoals die worden gebruikt door de spaceshuttles. Tijdens de minuten voor de landing, met een snelheid van ongeveer 7 mijl (11 kilometer), gooide het vaartuig een parachute neer om zijn afdaling van 900 mijl per uur (1448 kilometer per uur) te vertragen. Vervolgens gooide het zijn hitteschild uit de onderkant van de kegel, waardoor een afslag voor nieuwsgierigheid ontstond.

De rover, met zijn bovenste trap vastgeklemd op zijn rug als een schildpad, viel uit de kegel. Enkele ogenblikken later bliezen de op de rand gemonteerde retro-raketten van de bovenste trap tot leven en stabiliseerden ze het paar in een zweefstand ongeveer 66 voet (20 meter) boven het oppervlak; vanaf hier fungeerde de bovenste verdieping als een hemelkraan, waardoor nieuwsgierigheid als een spin op zijde werd verminderd. Zodra de rover veilig op de grond was, werd de ketting doorgesneden en begon Curiosity op reis [bronnen: NASA; JPL].

Kort voor de landing, de Mars Descent Imager nam high-definition kleurenvideo van de landingszone. Deze beelden hielpen met landen en zorgden voor een vogelvlucht van het verkenningsgebied voor onderzoekers en missiespecialisten thuis. Nog een reeks instrumenten, de Mars Science Laboratory Entry, Descent and Landing Instrument Suite, meet de atmosferische omstandigheden en de prestaties van het ruimtevaartuig. NASA zal deze gegevens gebruiken bij het plannen en ontwerpen van toekomstige missies.

Het nieuwe landingssysteem was ingewikkelder, maar ook nauwkeuriger gecontroleerd dan ooit tevoren, waardoor missieplanners in staat waren om het langverwachte doelwit van Gale Crater in de roos te zetten. Landing binnen het doelgebied van 20 kilometer van Curiosity binnen de krater zou onmogelijk zijn geweest voor Spirit and Opportunity, dat vijf keer zoveel ruimte nodig had wanneer het botste in zijn space-age noppenfolie. Dit succes opende een hele reeks aantrekkelijke locaties, waaronder steile kraters die voorheen niet toegankelijk waren vanwege hun lastige terrein.

Nieuwsgierigheid zal ook de basis leggen voor toekomstige missies, net zoals vorige Mars-uitstapjes de expeditie van de nieuwe rover mogelijk maakten. Zulke missies kunnen bestaan ​​uit het opscheppen van rotsen en ze terug naar huis vliegen, of het uitvoeren van verdergaande oppervlakte-onderzoeken, op zoek naar bewijs van het microbiële leven van Mars en zijn belangrijkste chemische ingrediënten [bron: NASA].

Nu we veilig zijn geland, laten we eens kijken naar wat voor soort apparatuur standaard wordt geleverd met het Mars Science Laboratory-pakket.

Niet-standaarduitrusting

Een blik op alle instrumenten die Curiosity inpakt

Een blik op alle instrumenten die Curiosity inpakt

Of het nu gaat om een ​​vakantie van twee weken of een wetenschappelijke expeditie in een vijandige woestijn op miljoenen kilometers afstand, het basisprobleem blijft hetzelfde:

Wat mee te nemen, wat mee te nemen...

In tegenstelling tot een toerist op het land, die naar de winkel op de hoek kan springen om een ​​vergeten tandenborstel te vervangen, is Curiosity volkomen op zichzelf. Als er geen reparatieploeg aanwezig is, geen reserveonderdelen in de kofferbak en elk signaal van de aarde duurt ongeveer 14 minuten (vanaf augustus 2012) om u te bereiken, is zelfredzaamheid alles wat u hebt.

Nieuwsgierigheid is echter niet op Mars om te zien. Het is belast met het verzamelen van rots- en grondmonsters en het plaatsen ervan aan boord van instrumenten voor analyse. Met dit in gedachten is de rover uitgerust met een 7-voet (2,1 meter) cameramast en een 7-voet, drieledige robotarm met meer bevestigingen dan een industriële stofzuiger. Deze Monsteropname / monstervoorbereidings- en verwerkingssysteem zal monsters scheppen, stof, boren, poeder verzamelen, sorteren, zeven en leveren aan een verscheidenheid van analytische activa [bronnen: JPL; NASA; Webster]:

  • Een geminiaturiseerd Gaschromatograaf en massaspectrometer scheidt en analyseert chemische verbindingen in monsters.
  • EEN afstembare laserspectrometer zal op zoek gaan naar organische (koolstofhoudende) verbindingen en de verhouding van sleutelisotopen bepalen - beide van vitaal belang voor het ontsluiten van het atmosferische en aquatische verleden van Mars.
  • chemin, een Röntgendiffractie en fluorescentie instrument, zal de bulksamenstelling van monsters meten en hun samenstellende mineralen detecteren.
  • Gelegen op de roverarm, de Mars-handlenscamera zal rotsen, grond - en, indien aanwezig, ijs - fotograferen in extreme close-up. Deze uber-camera kan details detailleren die dunner zijn dan die van een mensenhaar of zich richten op objecten die zich op meer dan een armlengte afstand bevinden.
  • De Alpha Particle X-ray Spectrometer voor Mars Science Laboratory, ook gelegen op de arm, zal de relatieve hoeveelheden van verschillende elementen die aanwezig zijn in Mars-rotsen en bodems berekenen.

De nek van nieuwsgierigheid of de mast is ook versierd met instrumenten:

  • De Mars Science Laboratorium Mast Camera (MSLMC), bevestigd op mensooghoogte, helpt de rover om te navigeren en zijn omgeving op te nemen in stereo- en kleurenstiltonen in hoge resolutie of high-definition video. De MSLMC kan materialen bekijken die door de arm zijn verzameld of behandeld.
  • Camera's om het geluid te vermijden Verderop in de mast bevindt zich de navigatie van de rover.
  • Nog een op de mast gemonteerd instrument, ChemCam, verdampt dunne lagen materiaal tot op 9 meter afstand met behulp van laserpulsen en analyseert deze vervolgens met zijn spectrometer. De telescoop kan beelden van het doelgebied van de straal vastleggen.

Naast deze instrumenten voor analyse van monsters, verpakt de rover wetenschappelijke gadgets die de plaatselijke omstandigheden onderzoeken, die relevant zouden kunnen zijn voor toekomstige menselijke missies of het vermogen van de planeet om het leven te ondersteunen te begrijpen:

  • De Stralingsbeoordeling Detector zal de stralingsniveaus van het oppervlak bewaken.
  • De Rover Environmental Monitoring Station zal metingen doen van atmosferische druk, temperatuur, vochtigheid en wind, evenals niveaus van ultraviolette straling.
  • De Dynamische Albedo van neutronen instrument kan waterstof detecteren - een mogelijke indicator van ijs of water gevangen in mineralen - tot 3 voet (1 meter) onder het oppervlak.

Dat is een indrukwekkend scala aan luxe afspraken, maar het zal NASA niet veel goed doen tenzij Curiosity het onder de motorkap heeft. Laten we een kijkje nemen naar wat deze pup van kracht is.

Space Truckin '

De "monster truck of science" is geen nitro-brandende, vuurspuwende grappige auto, of een simpele oude verbrandingsgaszuiger. Noch is het sport de zonnepanelen die sap voor zijn voorlopers produceerden. Nee, tijdens deze missie ging NASA nucleair.

Nieuwsgierigheid trekt kracht uit plutonium-oxide. Als de radio-isotoop wegsterft, geeft hij warmte af, die de rover omzet in elektriciteit met behulp van thermokoppels. Deze Multi-Mission Radioisotope Thermo-elektrische Generator (MMRTG) houdt de batterij van de rover bekroond met 110 watt aan elektrische stroom.

Het systeem pakt meer kracht dan de zon en heeft geen bewegende delen te breken, maar kan deze generator beter presteren dan goede oude gallium-arsenide panelen? Spirit opereerde tenslotte tot het voorjaar van 2010, en diehard Opportunity draait nog steeds zijn kilometerteller, terwijl hij 34 kilometer lang op 328 voet (100 meter, ongeveer een Amerikaanse voetbalveldlengte) per dag heeft geracet. Deze uitzonderlijke voertuigen overtroffen ruimschoots hun missieopdracht voor 90 dagen, deels vanwege gratis, hernieuwbare, zonne-energie.

Nou, de nukeuk nu nog niet vernietigen. De 14-jarige levensverwachting van het radio-isotopensysteem zou langer kunnen zijn dan de rover en zal nooit het slachtoffer worden van de grillen van het weer, het stof of de winter van Mars [bron: JPL]. Bovendien is de extra kracht de afweging waard: nieuwsgierigheid zal meer terrein afdekken dan zijn voorgangers, die ongeveer twee keer zo snel reizen. In het enkele Martiaanse jaar (ongeveer 687 dagen aarde) van zijn oorspronkelijke missie, zal het 12 mijl (19 kilometer) verzamelen in Gale Crater, met een wetenschappelijk laadvermogen dat 10-15 keer groter is dan Spirit of Opportunity. Macht blijft altijd beschikbaar, evenals overtollige warmte die Curiosity zal gebruiken om de vitale instrumenten warm te houden [bron: NASA].

Het helpen van nieuwsgierigheid om effectief gebruik van paardenkrachten te maken, is NASA's oude en verbeterde rover rocker-draaistel chassis (zie zijbalk), een geheel van gelaste titanium buizen bevestigd aan zes aluminium wielen, zo dun dat ze buigen als rubber. Alle vier de hoekwielen kunnen 90 graden draaien, waardoor de rover op zijn plaats kan draaien. Engineers versterkten de suspensie van Curiosity enigszins om aan hun nieuwe rol als landingsgestel te voldoen, en om een ​​groter voertuig te accommoderen dat meer ruig terrein moet oversteken [bronnen: Harrington; JPL].

Kort na de landing zal dat chassis de rover naar zijn eerste bestemming brengen: een rotsachtige uitloper met de bijnaam "het hek". NASA heeft deze klip aangevallen omdat eerdere waarnemingen van Mars hebben onthuld dat deze bevat waterige afzettingen - mineralen gevormd in water. Vanaf daar zal Curiosity zich wagen aan canyons, rotsachtige berghellingen en heuvelland die doen denken aan Sedona, de rode rotsen van Arizona, die zich ook in een waterige omgeving vormden. Tegen die tijd zal het eerste Marsjaar zijn aangebroken.

Vanaf daar zal de rover zich verdiepen in een rotsachtiger en ruiger terrein. Het verkennen van dit gebied vergt enkele jaren, maar zodra de camera's zijn overgestoken, worden ze behandeld als een panorama van het pad dat Curiosity heeft afgelegd [bron: NASA].

Onderweg zal het Mars Science Laboratory onderzoeken of er omstandigheden bestaan ​​of ooit hebben bestaan ​​die het microbiële leven op Mars kunnen ondersteunen, en of aanwijzingen voor een dergelijk leven bewaard blijven in de rotsen en de bodem van Mars.

Benieuwd naar meer info over Mars en hoe kom je daar? Ga verder met de links op de volgende pagina.

Doet de Rocker-Bogie Boogie

Curiosity sport hetzelfde rocker-bogie ophangsysteem dat vorige Mars rovers Sojourner, Spirit and Opportunity over hill en Martian dale droeg.Het systeem, dat geen assen of veren gebruikt, blijft stabiel omdat elk wiel onafhankelijk van elkaar op en neer kan bewegen. Dankzij de zwaartekracht van de Mars en de slimme techniek van Earthling, houdt de rover passief alle zes de wielen op de grond en constant onder belasting, zelfs bij het opruimen van obstakels die 30 inch (75 centimeter) naderen. Deze balans van krachten zorgt voor vitale tractie, vooral in zachte, zanderige omgevingen. De flexibele ophanging kan ook een deel van de helling van hellingen "absorberen", waardoor de rover meer horizontaal blijft [bronnen: Harrington; JPL].


Video Supplement: Mars Curiosity Rover Lands On Mars.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com