Mars rover Curiosity on voima-nälkäinen, narkoleptinen ja yksinäinen - mutta se on vain se mitä tarvitaan aurinkokunnan tutkimiseen kuin rocktähti. Nykyään rover on media kultaseni. Kuten kaikki ihmisen julkkikset, Curiosity ottaa usein selfiesä, hänellä on musiikkivideo ja parodia Twitter-tili ja se on kuolematon LEGO -hahmoksi. Kuuluisalla robotilla on jopa levoton menneisyys.
Asiaan liittyvä sisältö
- Curiosity Rover sai juuri Marsin vuoden vanhaksi
- Curiosityn teräväpiirtoperspektiivi sen laskeutumisesta Marsille
Vuonna 2008 Curiosity - jota teknisesti kutsutaan Mars Science Laboratory -ryhmäksi tai MSL: ksi - hävitettiin voimakkaasti aikataulun jälkeen jäämisestä ja budjetin ylityksestä. Operaatio suuntautui alun perin NASA: lle 1, 6 miljardin dollarin avaruusalukseksi, ja sen piti käynnistää vuonna 2009. Mutta erilaiset tekniset esteet aiheuttivat laukaisuaikataulun laskevan vuoteen 2011, ja kustannukset nousivat 2, 5 miljardiin dollariin. Operaation pääinsinööri Rob Manningin mukaan nuorten Curiosityn ongelmat voidaan jäljittää sen kuuluisimpaan ominaisuuteen: taivaanosturin laskujärjestelmään.
Taivasnosturi oli kuin jetpack, joka laski roveria Marsin pintaan jakoon. Se oli vain yksi osa operaation vaihetta, nimeltään saapuminen, laskeutuminen ja laskeutuminen (EDL). NASA: n insinööreille EDL-vaihetta kutsuttiin myös seitsemäksi minuutiksi terroriksi, koska sen jälkeen kun kaikki alkoi, kaikki automatisoitiin ja joukkueelle ei jäänyt muuta kuin syödä maapähkinöitä ja ylittää sormensa.
Taivasnosturi oli täysin uusi tapa purkaa avaruusaluksia Marsilla, ja se oli suunniteltu yhden tonnin Curiosity -kulkukoneeseen. Koska se oli niin uusi, ja koska laskeutuminen Marsille on aina haaste, EDL-järjestelmien suunnittelusta ja vianetsinnästä tuli valtava osa koko tehtäväsuunnittelua, joka varjosti loput roverin tarpeista, Manning sanoo uudessa kirjassaan Mars Rover Curiosity, julkaissut Smithsonian Books.
Mars Rover Curiosity: Sisätili Curiosityn pääinsinööriltä
Ensimmäinen käsitys avaruustekniikan yhden monimutkaisimpien kappaleiden, Mars Rover Curiosity, suunnittelusta ja sen pääinsinööri Rob Manningin suunnittelusta.
Ostaa"Uskon, että MSL: n kirkas ja kiiltävä uusi EDL-järjestelmä ... todellakin haittasi meitä kaikkia hieman pois aivan uuden ja radikaalisti erilaisen roverin rakentamisen perusteista", hän sanoo. Yhdessä bestseller-kirjailijan William L. Simonin kanssa Manning kertoo Curiosityn korkeimmista ja matalammista teoksista tarjoten katsauksen NASA: n ja yksityisen sektorin työntekijöiden mieleen, joiden piti kamppailla tämän nyt maailmankuulun lähetystyön lähettämiseksi Marsille.
Esimerkiksi taivaanosturiin ja muihin EDL-varusteisiin keskittyminen tarkoitti, että joukkue vietti vähemmän aikaa harkitseen Curiosityn virtalähdettä. Kaksi edellistä roveria, kaksoset Spirit ja Opportunity, olivat aurinkovoimaisia. Temppu oli, että taulukot pystyivät tuottamaan noin 110 wattia, mutta jokainen rover tarvitsi 1500 wattia ollakseen täysin toimintakykyinen. Manningin mukaan ratkaisu oli tehdä rovereista narkoleptisiä - he olisivat hereillä vain muutama tunti jokaisena marssipäivänä ja käyttäisivät akun virran ohjaamoon tai kokeiden suorittamiseen. Sitten he nukkuivat ja heräävät uudestaan tehdäkseen lisää työtä. "Päivä roverin elämässä on vähän enemmän kuin vanha koira kuin kilpa-auto", Manning kirjoittaa.
Vaikka Curiosity varustettiin ydinvoimalähteellä aurinkopaneelien sijasta, se oli myös paljon suurempi kone, joka kantoi 11 monimutkaista tiedeinstrumenttia ja kameraa. Yleisten toimintojen tehon lisäksi näitä instrumentteja olisi lämmitettävä toimimaan kunnolla jäykässä Marsissa. Noin vuosi ennen vuoden 2009 aloituspäivää, kun yksityiskohtia joistakin tiedeinstrumenteista saatiin, ryhmä huomasi, että Curiosityn akku oli liian pieni myös tehtävien hoitamiseksi jopa voimanlähteillä. Suuremman akun käyttäminen ilman muiden paikkojen löytämistä leikkurille tekisi roverista liian painavan laskeutumaan.
Sieltä kasaantuneita ongelmia, mukaan lukien huolet tuulen puhaltamasta kivinäytteitä ennen niiden analysointia, ja merkkejä siitä, että roverin irrottaminen taivaanosturin kiinnikkeistä oikosuluttaisi elintärkeää viestintäyhteyttä laskeutumisen aikana. Viivästykset valmiiden laitteiden lähettämisessä avaruusaluksen kokoamiseksi tarkoittivat, että NASA joutui soittamaan puhelun ja ilmoittamaan ohittavansa vuoden 2009 käynnistysikkunan.
"Kun roverisi ohittaa ikkunan, hinta nousee automaattisesti, ja se tarkoittaa vain, että joukkueen" taksimittari "joutuu odottamaan kauemmin päästäkseen pois työstä", Manning sanoo. Hopeavuoraus oli, että ylimääräinen aika antoi joukkueelle treenata lukit - korjata piirit, työskennellä isommassa akussa - ja käynnistää onnistuneesti 26. marraskuuta 2011.
JPL-insinööri tarkistaa robottivarren liikkeet Curiosity-roverin testiversiossa. (NASA / JPL-Caltech) 
Graafinen esitys monista vaiheista, jotka uteliaisuuden oli suoritettava laskeutuakseen turvallisesti Marsille. (NASA / JPL-Caltech) 
JPL-insinöörit juhlivat hetkiä vahvisttuaan, että Curiosity laskeutui turvallisesti Marsille. (NASA / JPL-Caltech) 
Kivinen paljastus paljastaa pyöristetyt kivet, jotka ovat haalistuneet sedimenttilokivistä, merkki siitä, että tällä Marsin osalla oli kerran virtaava virta. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Ensimmäinen jauhemaisen näytteen toimitettiin roverin koneen kemian laboratorioon helmikuussa 2013. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Kemia- ja mineralogiakoe (CheMin) Curiosity-roverilla otti ensimmäisen maaperänäytteensa lokakuussa 2012. Tulokset osoittivat mineraalien kemialliset allekirjoitukset, joiden mukaan Marsin lika on hyvin samanlainen kuin Havaijin vulkaaninen maaperä. (NASA / JPL-Caltech / Ames) 
Curiosity otti kuvan vasemmasta etupyörästään marraskuussa 2013 paljastaen naarmuja, kolhuja ja jopa puhkeamisia, jotka johtuvat terävien kivien läpi liikkumisesta. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Vihdoin uteliaisuus porasi Mount Sharpin pohjaan syyskuussa kerätäkseen näytteitä analysoitavaksi. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) Hyvästä laskeutumisestaan elokuussa 2012 lähtien Curiosity on lähettänyt takaisin valtavia määriä tietoja Marsin ja sen kuiden korkearesoluutioisista kuvista ensimmäisiin selkeisiin merkkeihin siitä, että juomakelpoinen vesi, joka pystyy tukemaan elämää, virtaa kerran planeetan pinnalla. Hieman yli vuoden matkalla operaatioon, rover on nyt saavuttanut pääkohteensa, Marsin vuoren, nimeltään Mount Sharp, tukikohdan. Altistuneen sedimentin kerrokset voisivat kertoa tutkijoille enemmän Marsin näennäisesti asuttavasta menneisyydestä, ja niissä saattaa olla jopa säilyneitä jälkiä primitiivisestä elämästä.
"Meillä kaikilla oli hiukan pilkka, kun aivan ensimmäinen porausreikä paljasti paikan Marsilla, joka oli asuttava miljardeja vuosia sitten", Manning sanoo. ”Se, mitä meillä on täällä, on paikka, joka ei vain voinut tukea elämää, mutta se voisi, jos jatkamme etsintää, olla paikka, joka tallentaa kemiallisesti nämä tietueet. Se sai meidät asettamaan etusijalle mäkeä kohti suuntautumista. ”
Maantieretki ei ole ollut ilman sen piiloja, joista tärkein on Curiosityn pyörien odottamaton kuluminen. Pyöriä suunnitellessaan tärkeimpänä huolenaiheena oli, että liian raskas rover juuttui hiekkaan - kohtalo, joka sai loppua rover Spiritille vuonna 2010. Joten joukkue sai Curiosityn kuusi suurta pyörää toimimaan kuin kelluvuuslaitteet, sanoo Manning. Jokainen leveä, dunebuggy-esque-pyörä ontottiin kevytalumiiniosasta.
Mitä joukkue ei tiennyt, on se, että roverin olisi ajettava sateen upotettujen tuulen veistettyjen kivien yli, mikä toimii kuin kynsisänky. Nuo partakoneen terävät kivet alkoivat repäyttää pyörät, ja Manning ennakoi, että metallilautanen saattaa jonain päivänä ripustaa roverin sisäiseen kaapelointiin, pilatakseen operaation. Siihen asti "meidän on valittava tietämme huolellisesti", Manning sanoo. ”Harkitsemme myös ohjelmistomuutoksia, jotka minimoivat vahingot varmistamalla, että pyörät nopeuttavat paksuutta pyörän noustessa kallion yli. Tämä vähentää kulumista. ”
Häiriö osoittaa, kuinka jokainen Mars-operaatio voi rakentua seuraavan kykyihin. Prosessi, jonka Manning korostaa kirjassa, kuvailee avaruusaluksista opittuja oppeja takaisin Viking-maille 1970-luvulla. Hän käyttää jo joitain Curiosityn kokemuksia hyväksi seuraavan Mars-roverin suunnittelussa, jonka on tarkoitus käynnistää vuonna 2020, ja järjestelmässä, jolla ihmiset laskeutuvat Marsille puhallettavalla levyllä ja seuraavan sukupolven laskuvarjolla.
Manning lisää, että Curiosity ja sen Marsin sukulaiset antavat insinööreille mahdollisuuden kehittää tekniikoita, kuten autonomista ajo-ohjelmistoa, joka on todennäköisesti ratkaisevan tärkeä tulevaisuuden kuljettajille, jotka suuntautuvat entistä kauempana oleville alueille, kuten Jupiterin ja Saturnuksen jäisille kuille. "Meneminen ulkopuolisille planeetoille tai kuille, kuten Europa, Ganymede ja Enceladus - kaikissa tapauksissa tarvitset ajoneuvon, jolla on aromit itsenäisyydelle", kertoo Rob Manning, NASA: n suihkumoottorin laboratorion Mars Engineering Manager. ”Emme aio ohjata sitä kuin kauko-ohjattava auto. Me sanomme sille, mihin haluaisimme sen menevän, ja sen tehtävä on selvittää, kuinka päästä sinne. ”
Mutta enemmän kuin tekniset paljastukset, Manning uskoo, että uteliaisuusjuttu on tärkeä ihmiskunnalle paljon perustason, melkein eksistentiaalisella tasolla. "Mielestäni viesti on, että vaikka MSL oli suuren budjetin NASA-operaatio (ainakin nykypäivän standardien mukaan suuri), sitä eivät rakenna abstraktit insinöörit ja tutkijat, jotka työskentelevät kasvottomissa laitoksissa", Manning sanoo. ”Sen sijaan sen rakentaa joukko ihmisiä. Ihmiset ovat yhtä inhimillisiä, yhtä erehtyviä ja yhtä älykkäitä kuin useimmat tuntemasi ihmiset. … Tämä on viime kädessä ihmisen pyrkimystä ja olemme onnekkaita, että voimme olla osa sitä. ”
