Éjjel nem lesznek meg a Mars-lakók

A Curiosityn jelenleg 250 tudós és 160 mérnök dolgozik napi 24,6 órában. Mivel egy marsi nap 24 óra 40 perc, azaz 40 perccel hosszabb a földi napoknál, a NASA tervezői, mérnökei, tudósai és a Mars-járó vezetői a vörös bolygó ideje szerint élnek, hogy maximálisan kihasználhassák a küldetés idejét. Emiatt minden nap újra kell programozniuk az ébresztőórájukat.

Az üzemeltetésért főként mérnökök felelősek, akik valamilyen számítógéppel, villamosmérnöki, vagy repüléssel kapcsolatos területen szerezték diplomájukat. Érdekes, hogy a Redditen közösségi interjút adó, éppen ott lévő 14 fős személyzetből senkinek sincs tudományos fokozata (legalább egy PhD), többen pedig gyakornokként kezdtek a NASA-nál.

Ősi, de atombiztos számítógép

A Curiosity szíve egy sugárzás jól bíró, alaplapra integrált, 200 megahertzen ketyegő PowerPC 750 chip. A memóriáját 256 megabájt dinamikus RAM adja, a központi gép belső tárhelye pedig egy 2 gigabájtos flashmemória. Ez a teljesítmény mára nagyon elavultnak számít, az okostelefonokban jobb processzorok dolgoznak.

Több oka van annak, hogy mégis ezt a technológiát alkalmazták. A számítógépeket nyolc évvel ezelőtt választották ki, akkor pedig ezek voltak a legjobb, űrutazásra is felkészített rendszerek. Ahhoz, hogy a processzort ne tegye tönkre a sugárzás, speciálisan kell megmunkálni, és ebből adódik, hogy az nem lehet túl gyors.

A jármű programozásához az egyszerűség kedvéért csak C nyelvet használnak. A Mars-járó különböző összetevőit elszigetelték egymástól. A Cruise, Descent és Rover elnevezésű részeknek mind megvannak a saját zónáik. Ezeket katonai hitelesítéssel ellátott kommunikációs eszközök kötik össze, amelyek jól tűrik a zajt és a sugárzást. Minden rendszert redundánsan építettek, így akkor is folytathatnák a munkát, ha valami baj történne.

Kamerából van bőven

A MastCam két kamerarendszerből áll, amiket a Curiosityn lévő árbocra szereltek fel, így a műszereknek jó rálátásuk van a rover környezetére. A MastCam képei segítenek az üzemeltetésben és a navigálásban is. A MastCam 1600 X 1200 pixeles képeket készít, de 10 képkocka per másodperces sebességel HD videót is rögzít. Nyolc gigabájtos tárhelyén több órányi videófelvétel vagy több mint 5500 nyers kép rögzíthető.

A MAHLI (Mars Hand Lens Imager) nevű kamera egy erős nagyítóra hasonlít. Ez az eszköz készítette a landolás utáni első színes képet a marsi tájról, amikor még behúzott állapotban volt a robotkar, a lencsét pedig védőréteg fedte.  A MAHLI segítségével a tudósok közeli képeket készíthetnek a kövekről és a talajról. Az eszköz akár 12,5 mikronos, vagyis az emberi hajszálnal kisebb dolgokról is színes fotókat tud készíteni. A MAHLI a Curiosity ötágú, 2,1 méter hosszú robotkarjának végén található. A végére maradt a MARDI nevű kis kamera, amely a Curiosity fő testén található, és a landolási terület, a 160 kilométer széles Gale-kráter geológiai jellegzetességeiről gyűjthet be információkat.

Ilyen mélyre még nem fúrtak

A SAM (Sample Analysis at Mars) egy 38 kilogrammos műszer, amely a rover tudományos hasznos terhének majdnem a felét adja. A SAM tulajdonképpen három műszerből áll: egy tömegspektrométerből, egy gázkromatográfból és egy lézer spektrométerből. Ezek a műszerek képesek kimutatni a széntartalmú vegyületeket, amelyek eddigi tudásunk alapján az élet építőelemei. A földi élethez kapcsolódó elemek, a hidrogén, az oxigén és a nitrogén is kimutathatók ezzel a műszerrel. A SAM-be a robotkarral helyezik be a mintákat.

A kőzetek belsejéből származó minták beszerzéséről a kar végén található ötcentis fúró gondoskodik. A Curiosity egyik elődje sem tudott eddig mélyen belefúrni a marsi kőzetekbe, ezért a tudósok nagyon izgatottak ezzel kapcsolatban. Sőt, már egy új, 2016-os missziót is elterveztek, amely kifejezetten erre a műveletre koncentrál majd.

A CheMin (Chemistry & Mineralogy X-Ray Diffraction) egy laptop-méretű műszer, és különböző ásványok vizsgálatát bízzák rá. A tudósok az anyagok gyakorisága alapján próbálják megismerni a korábbi környezeti viszonyokat. Akárcsak a SAM-be, a CheMinbe is a robotkar pakolja majd a mintákat. A műszer röntgensugarakat lő keresztül a kőzeteken, így állapítja meg az ásványok kristályszerkezetét. A mérések akár 10 óráig is tarthatnak, több marsi éjjelre elosztva.

Brutális lézerszem

A Mars-járó csapata szerint a legmenőbb műszer a ChemCam (Laser Eye Chemistry & Camera). Ez gyakorlatilag egy lézerágyú, amely kilenc méterről elporlasztja a sziklákat, és elemzi az elpárologtatott részek összetételét. A ChemCam segítségével olyan kőzeteket is tanulmányozni lehet, amiket nem ér el a robotkar. Segíthet eldönteni, hogy mit érdemes közelebbről megvizsgálni.

A ChemCam is több részből áll. A lézer a Curiosity tornyán ül, együtt a kamerával és a kis távcsővel. A három spektrográf a rover testében van, és üvegszállal csatlakozik a többi részhez. A spektográf elemzi majd az elporlasztott kőzetekből származó elektronok által kibocsátott fényt. A lézert egyébként már kipróbálták: a kapott eredmények jobbak, mint amire a földi kísérletek alapján számítottak. A szétporlasztott kődarabnak azóta saját Twitter-oldala is van.

Életet keres

A DAN (Dynamic Albedo of Neutrons) a rover hátulján található, jég és víz tartalmú kőzeteket keres a Mars felületén. A műszer neutronsugár-nyalábokat lő a talajra, majd pedig feljegyzi, hogy milyen sebességgel érkeznek vissza a részecskék. A hidrogénatomok lelassítják a neutronokat, ezért a sok lassú neutron földalatti víz vagy jég jele lehet. A DAN egyszázalékos vízkoncentrációt kétméteres mélységig kimutat.

A Curiosity karja végén ülő APXS ( Alpha Particle X-Ray Spectrometer) a különböző kémiai elemek előfordulásának gyakoriságát méri a marsi kőzetekben és földben. A műszert hozzáérintik az érdekes mintákhoz, ekkor röntgensugarakat és hélium atommagokat lőnek ki rá. Ez a megoldás kibillenti az elektronokat a pályájukról, ami röntgensugár-kibocsátással jár. Ez alapján a tudósok azonosítani tudják a különböző elemeket. Ilyen műszer már a Spiriten és az Opportunityn is volt.

Készülnek az emberes küldetésre

A kenyérpirító méretű RAD (Radiation Assessment Detector) egy jövőbeni emberes Mars-küldetés előkészítésében nyújthat segítséget. A műszer méri és azonosítja a nagy energiájú sugárzásokat, a gyorsan mozgó protonoktól a gamma-sugarakig. A RAD méréseivel a tudósok megállapíthatják, milyen mértékű sugárzás éri majd a bolygóra lépő űrhajósokat. Ugyanez az információ segíthet megérteni, mekkora akadályt jelenthetett a bolygót érő sugárzás az élet kialakulásában.

A Mars-járót egy meteorológiai állomással is felszerelték. A REMS (Rover Environmental Monitoring Station) méri majd a légköri nyomást, a páratartalmat, a szélsebességet és irányt, a légkör és a talaj hőmérsékletét, valamint az ibolyántúli sugárzást. A műszer bekapcsolása után az adatok nyilvánosan elérhetőek lesznek a Mars Weather nevű honlapon – ezt egyelőre tesztadatokkal töltötték fel, csak az idő pontos.

Nincs rajta fényforrás, se mikrofon

A Curiosity hardverkínálata bőséges, az elégedetlenkedők azonban rámutattak egy hiányosságra: a legtöbben azt kifogásolják, hogy a rovert nem szerelték fel mikrofonnal. Egy korábbi szondán, a Phoenixen volt mikrofon, be is kapcsolták, de a fehér zajon kívül nem hallottak semmit, ezért a felvételeket sosem hozták nyilvánosságra. A Phoenix mikrofonja egyébként potyautas volt, egy másik műszerhez rögzítették, nem volt sem külön csapat, sem költségvetés hozzá, ezért nem is tesztelték.

Csak azután kapcsolták be, hogy az űreszköz teljesítette öt hónapos hivatalos küldetését. Mivel minden kipróbálatlan műszer veszélyeztette a küldetést, a parancsnok ellenezte a bekapcsolást. Csak akkor változtattak ezen, amikor kaptak egy tweetet egy vak embertől, aki elmondta, hogy semmit sem láthat a Marsról. Sajnos csak fehérzaj jött, a csapat szerint a mikrofon megfagyott. A kutatók szerint a Curiositynek igazából semmilyen kísérlethez nincs szüksége hangrögzítésre. A landolás hangjairól viszont hangfelvételt készített az egyik szonda.

Lámpákat sem szereltek a roverre, mert az éjszakai időszakot arra használja, hogy feltöltsék az akkumulátorait. A képek fehéregyensúlyát (white balance) is utólag javítják, hogy a tudósok úgy vizsgálhassák a lefényképezett területeket, mintha földi fényviszonyok között készültek volna.

Csorognak a bitek

A Curiositynek nagyon szűkös lehetőségei vannak a kommunikáció terén. X-band kapcsolaton kommunikál közvetlenül a Földdel, ami egy mikrohullámú frekvenciasávot használ. A Föld felé fordítható hatalmas antennájával átlagosan 10 kilobit másodpercenkénti adatátvitelre képesek a két bolygó között.

A legtöbb adatot UHF-en (Ultra-high frequency) kapják a kutatók: ez a frekvencia köti össze a Mars-járót a bolygó körül keringő Mars Reconnaissance Orbiter és Odyssey műholdakkal. A Curiosity speciális körülmények között akár 2 megabit per másodperces sebességgel is képes adatokat továbbítani a Mars Reconnaissance Orbiternek. A műholdakkal azonban csak napi nyolc percig tudja tartani a kapcsolatot.

A küldetést úgy tervezték, hogy solonként (marsi nap) körülbelül 31 megabájtnyi adatot tud továbbítani. Ennek pontos mértéke az eszközök közötti távolságtól függ. Egy adatcsomag átlagosan 14 percet utazik, mire eléri a Földet. A pontos időtartam a két bolygó éppen aktuális távolságától függ.

14 évig is bírhatja

A legújabb Mars-járó a működtetéséhez szükséges energiát nem az időjárástól, homokviharoktól függően változó hatékonysággal működő napelemekből nyeri, hanem egy úgynevezett radioizotópos termoelektromos generátorból (RTG), mely a radioaktív plutónium-238 izotópok bomlásából származó hőt alakítja át elektromos árammá.

A küldetést 23 hónaposra tervezték, de nagyon valószínűleg, hogy ugyanúgy meghosszabbítják majd, mint ahogy azt tették az Opportunity és a Spirit esetében is. Utóbbiaknak csak 90 napos missziójuk volt, de az Opportunity még nyolc év után is működik. A lehetőségek határtalanok: az RTG minimum 14 évig bírja majd. A kutatók szerint az elsődleges célok teljesítése után is a Gale-kráterben marad a rover, hiszen a terület hatalmas, bőven lesz mit vizsgálni.