Magyar idő szerint holnap este 21:55-kor kísérli meg a NASA Mars 2020 küldetésének marsjárója, a Perseverance a leszállást a Vörös Bolygón. A jelentős esemény alkalmából összeszedtük a legfontosabb tudnivalókat az eddigi legfejlettebb marsjáróról, illetve a leszállás menetéről. Ne feledjétek közvetítésünket sem, este 19:45-től kezdünk az élő műsorral! Addig is lássuk a részleteket.
A Perseverance marsjáró
A Perseverance (magyarul: „Kitartás”, „Állhatatosság”) marsjáró a NASA Mars 2020 küldetésének fő eleme, a legmodernebb és legnehezebb űreszköz amit eddig a Marsra küldtek. A rover neve egy hetedik osztályos Springfield-i diáktól, Alexander Mathertől származik, akinek az ötletét a NASA 28 ezer jelentkező közül választotta ki. A Perseverance-t 2020. július 30-án indították Floridából, az SLC-41 indítóállásról egy Atlas-V rakétával.
A marsjáró tudományos feladatai a következők lesznek: kőzet-, és talajminták gyűjtése egy későbbi misszió részére, ami majd visszajuttatja a mintákat a Földre, ősi mikrobiológiai életnyomok kutatása, illetve a Mars geológiai és időjárási vizsgálata. A rover több csúcstechnológiát jelentő tudományos felszereléssel rendelkezik, köztük az Ingenuity nevű helikopterrel, ami az első irányított repülést hajtja majd végre egy másik égitesten.
A rover méretben és a leszállás módjában teljesen megegyezik elődjével, a Curiosity-val, ami 2012 augusztusa óta kutatja a Vörös Bolygó felszínét a Gale-kráterben.
A marsjárón utazik 10,9 millió ember neve is három mikrochipen, akik jelentkeztek a NASA által meghirdetett felhívásra. A rover megépítésére és indítására 2,4 milliárd dollárt költött a NASA, míg a tervezett 687 napos (1 marsi év) elsődleges küldetés hosszának az üzemeltetési költsége kb. 300 millió dollár.
A Perseverance 1025 kilogrammot nyom, azonban a Marson ez a kisebb gravitáció miatt csak 393 kg. A rover robotkarja 45 kilogrammot nyom. Az űreszköz hossza 3 m, szélessége 2,7 m, magassága pedig 2,2 méter. 7 különböző tudományos eszköz található a roveren, ezek összesen 59 kg súlyúak.
Energiaellátását egy radioizotópos termoelektromos generátor (RTG) biztosítja, 110 W teljesítménnyel. Ez a NASA legújabb fejlesztésű ún. Multi-Mission RTG-je. Összesen 4,8 kilogramm plutónium-dioxidot található az MMRTG-ben. Mivel egy radioaktív izotópról beszélünk, minden évben pár százalékkal csökken a teljesítménye az RTG-nek. A NASA szerint 14 évig fog elegendő áramot terelni a rover működtetéséhez, ami bőven meghaladja a tervezett kb. 2 éves küldetés időtartamot. Ugyanilyen típusú áramforrást használtak a Curiosity roveren is. A generátor mellé még két darab lítium-ion akkumulátor is helyet kapott a marsjárón, arra az esetekre, amikor az energiaigény meghaladja a 110 wattot.
A Perseverance
Kamerák és mikrofonok
Hát igen, ezekkel nem spóroltak és a tervek szerint előszőr láthatjuk egy marsi leszállást „élőben”.
A Percy-n összesen 23 (!) kamera és 2 mikrofon található. A roveren található kamerákat három csoportba helyezhetjük:
- Leszállást rögzítő kamerák (Descent Imaging Cameras)
- Tudományos célokat szolgáló kamerák (Science Cameras)
- Mérnöki célokat szolgáló kamerák (Engineering Cameras)
Leszálllást rögzítő kamera fontosságára a Curiosity marsjáró landolásakor jöttek rá, ugyanis rengeteg fontos információt szolgáltott a MARDI camera felvétele. Összesen négy darab leszállási kamerát helyeztek el: egy az aeroshellben fogja a rovert “figyelni”, egy az ejtőernyő nyitását fogja rögzíteni, egy a rover alján lesz ami a leszállást fogja végig felvenni, és egy a rover tetején ami az aeroshell leválását fogja követni. A talajt figyelő kamerák segítségével a mérnököknek egyszerűbb dolguk lesz az első utak megtervezésében, illetve a rover pontos helyzetének megállapításában.
Mérnöki kamerából három típusú kapott helyett a Perseverance-en. Ezeknek a célja a rover állapotának vizuális felmérése, illetve a marsjátó útja során fellépő veszélyek észrevétele.
Nevek szerint a kamerák típusai: Hazard Avoidance Cameras (Veszélyt Elhárító Kamerák), Navigation Cameras (Navigációs Kamerák), és a CacheCam (mintavételi tartályokba néző kamera, a mintákat ellenőrzi lezárás előtt). A továbbfejlesztett navigációs kamerák segítenek a földi irányítóknak a rover pontosabb irányításában, illetve a robotkar és egyéb mozgó eszközök pontosabb manővereket tudnak majd végrehajtani. A sokkal szélesebb látómezejű kameráknak köszönhetően jobb képeket fogunk kapni majd a Percy állapotáról. A mérnöki kamerák felbontása 20 megapixel. A HazCam-ből 6 darab helyezkedik el a Percy-n. Ezek nagyobb sziklák, homokdűnék, veszélyes mélyedések észrevételére szolgálnak. Útja során rendszeresen meg fog állni a rover és 3D képeket fog készíteni a környékről, s ezután a földi irányítás elérése nékül is tud magának útvonalat tervezni.
A Perseverance felépítése
Kommunikáció
A marsjárón három darab antenna található: ultra-magas frekvenciájú antenna (UHF), X-sávú nagy nyereségű antenna (high-gain), X-sávú alacsony nyereségű antenna (low-gain). Az UHF antenna a Mars körül keringő szondákon keresztül éri el a földi irányítást, 2 megabit/s adatátviteli sebességgel. Az X-sávú nagy nyereségű antenna direkt Föld-marsjáró kapcsolatra van tervezve. Ez forgatható, tehát bármikor a Föld felé lehet irányítani. A Földi antennától föggően 160/500 bit vagy 800/3000 bit adatátviteli sebességgel rendelkezik. Az X-sávú alacsony nyereségű antenna egy omni-directional antenna, ami annyit tesz hogy egyirányú. Ebben az esetben csak adatfogadásra van tervezve. Mivel ezt nem kell irányba állítani, folyamatos kapcsolat van a Földdel. Az adatátviteli sebessség 10 bit/s a Deep Space Network 34 méteres antennájával, 30 bit/s a 70 méteres antennával.
Ingenuity („Találékonyság”) helikopter
Ez lesz az első eszköz ami repülést fog végrehajtani egy másik bolygón. Az Ingenuity a Percy hasán fog utazni a Vörös Bolygóra. Leszállás után leválasztják a helikoptert, és először egy 30 másodperces ugrást fognak végrehajtani vele, tesztelik a repülési képességeit. Ha ez sikeres, egy 30 napos idősávban további öt, pár perces repülést fognak vele végrehajtani, térképezés és fényképezési célokból. Áramellátását egy napelem biztosítja, lítium-ion akkumulátorok segítségével. Tömege 1,8 kilogramm, rotorlapátjait szén-kompozit anyagból készítették.
A hosszas bevezető után (amúgy bővebb információkat még a tavalyi írásunkban is találtok a roverről) lássuk a holnapi leszállás részleteit.
A leszállás fázisai
A leszállás menete
A marsjáró egy ún. aeroshell-be van belehelyezve. Ez egy kúp alakú egység, amelynek alján található a hőpajzs, aminek segítségével éli túl a rover a légkörbe való belépést. Az aeroshell tetejére van elhelyzeve a “cruise stage” szervizmodul, ahol a napelemek, a kommunikációs rendszerek és a navigációs eszközök találhatóak. A szervizmodul automatikusan leválik a légkörbe való belépés előtt. Ekkor az egység sebessége körülbelül 21 000 km/h (5,8 km/s).
Ezután kezdődik meg a NASA mérnökei által csak “7 percnyi terror”-nak nevezett idősáv, amikor a légkörbe való belépés közben keletkezett plazma miatt megszakad a kommunikáció a leszállóegységgel. Ekkor a hőpajzs akár 1300°C-ra is felhevülhet. Miután az atmoszféra 1500 km/h sebességre lassította a belépőmodult, a szuperszonikus fékezőernyő 11 kilométeres magasságban automatikusan kinyílik. Ezután nemsokkal leválik a hőpajzs, így a marsjáró aljára szerelt kamerák és mikrofonok már figyelik (és hallgatják) a leszállást. Pontosan 5 másodperccel később a radarrendszer elkezdi a hajtóműves leszállás kezdeti időpontjának a meghatározását. Kb. 80 másodperccel a hőpajzs leválását követően a marsjáró “kiugrik” a burkolatból és pár másodpercnyi szabadesés után begyújtja a Skycrane-en található hajtóműveit. Ekkor a sebessége 270 km/h, magassága pedig 1,6 kilométer.
A nyolc hajtómű egy kitérőmanővert hajt végre, nehogy az aeroshell nekicsapódjon landolás közben a rovernek. 200 méter magasban keződik a Skycrane manőver, amikor is a hajtóművekkel elátott Skycrane egy daruként leengedi a rovert amíg az talajt nem ér. Ezután az összekötőkábelt gyorsan eloldják, és a hajtóművekkel azonnal ellöki magát a Skycrane, hogy minél messzebb csapódjon a talajba.
A Skycrane leengedi a rovert a talajra
A Föld és Mars közötti távolság miatt a rádiójelek 11 perc és 22 másodperc csúszással érnek hozzánk, amit az alábbi táblázatba már beleszámoltunk. Minden időpont magyar idő szerint van.
21:38 – Cruise stage (szervizmodul) leválása
21:39 – Forgás stabilizálás (a szonda forgásának megállítása)
21:40 – Egyensúlyi nehezékek leválása
21:48 – Légkörbe lépés
21:49 – Manőverezés a hidegfúvókákkal
21:49 – A hőpajzsot érő maximum hevülés
21:50 – A szonda megfelelő irányba való állítása
21:52 – Ereszkedés a megfelelő pályán
21:52 – Ejtőernyő kioldás
21:52:39 – Hőpajzs leválása
21:53 – Navigáció megkezdezése a domborzati viszonyok alapján
21:54 – Alsó védőburkolat „back shell” leválás
21:54:45 – Hajtóműves irányított ereszkedés a Skycrane-nel
21:54:48 – Rover leválása a Skycrane-ről tartókábelek segítségével
21:55 – A rover landolása, tartókábel eloldása
Amennyiben a kommunikáció rendben zajlik, akkor a NASA tervei szerint „élőképen” is láthatjuk és hallhatjuk a leszállást. A közvetlen kommunikáció nagyját a Mars körül keringő szonda, a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) végzi majd, ami a Deep Space Network-ön (DSN) keresztül küldi vissza a jeleket a Földre. A DSN-hálózat spanyolországi (Sevilla) és kaliforniai (Goldstone) rádióantennái támogatják majd a küldetést. Fontos megjegyezni, hogy a földetérés előtt kb. 1 perccel mindenképpen megszakad az „élő” kép, ugyanis a leszállási időpontjában a Jezero-kráter nem a Föld felé néz majd.
A Perseverance az X-sávú frekvencián és UHF sávon is folyamatosan küldi majd az egyszerűbb rádiójeleket (részletes műszaki adatok nélkül) a Földre. Ezek az üzenetek lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy megállapítsák, hogy a rover megfelelően működik. Az X-sávú üzeneteket a DSN antennái veszik majd, míg az UHF rádiójeleket a nyugat-virginiai Green Bank Obszervatórium és a németországi Effelsberg Obszervatórium figyeli majd.
Amennyiben sikeres a földetérés, a rover számítógépei azonnal átváltanak „felszíni” üzemmódba és egy sor ellenőrzést futtat le a szoftver, valamint két, alacsony felbontású képet is készít a rover elején és hátulján található mérnöki kamerákkal. A képek várhatóan még aznap elérhetőek lesznek a nyilvánosság részére.
Reméljük, hogy minden a tervek szerint alakul, és egy újabb remek tudományos célokat szolgáló marsjáró kezdheti meg a működését a Vörös Bolygón.
Szerzők: Bonczók Zoltán, Szabó Bence
