Ezt tudja a Marsra küldött szupertrabant

Az augusztus 6-án landoló Curiosity a valaha épített legnagyobb Mars-járó. Lézerágyúja és beépített atomreaktora van, elődeihez képest száguldani fog a Mars felszínén. Milyen a valaha készített legfejlettebb, 2,5 milliárd dolláros bolygókutató szerkezet? Fontos kérdések, világos válaszok.

1. Milyen készítésű és típusú az űreszköz?

Az Egyesült Államok Nemzeti Légügyi és Űrkutatási Hivatala (NASA) által készített űreszköz elhagyta a Föld térségét, és nem szállít embert - magyar szakkifejezést használva ez egy űrszonda. Mivel a Mars felszínén végzi majd kutatómunkáját, az űrszondák két alaptípusa közül a leszállóegységek közé tartozik. Ezen belül helyváltoztatásra képes jármű, másként rover.

2. Mire vonatkoznak a Mars Science Laboratory, illetve Curiosity elnevezések?

A Mars Science Laboratory (röviden MSL) a teljes küldetésre vonatkozó hivatalos kifejezés, amely magában foglalja az indítást végző rakétát, a bolygóközi szállítóegységet, a légköri belépőegységet, az ereszkedő egységet, és természetesen a hatkerekű felszíni járművet is. A Curiosity (magyarul kíváncsiságot és különlegességet is jelent) csak ez utóbbi szerkezet elnevezése, amelyet 2009-ben kapott egy, a NASA névadási pályázatát megnyerő 12 éves diáklány javaslatára.

3. Mennyi ideig utazik, és mekkora távolságot tesz meg az űrszonda a világűrben?

Az űrszonda felbocsátása 2011. november 26-án, keleti parti idő szerint délelőtt 10.02-kor történt egy Atlas V 541-es rakétával a Kennedy Űrközpont 41-es számú indítóállványáról, így bolygóközi utazásának teljes időtartama hozzávetőleg 8 hónap és 10 és fél nap lesz. Ennek során mintegy 567 millió kilométert tesz meg a világűrben, átlagos haladási sebessége kb. 92 800 kilométer/óra.

4. Mikor száll le a Marsra?

Ha minden a tervezett menetrend szerint történik, akkor magyar idő szerint 2012. augusztus 6-án, hétfő reggel 7.17-kor. Ám mivel a Föld és a Mars közötti távolság ekkor 248 millió kilométer lesz, és ezt az űrszonda rádiójelei kb. 13,8 perc alatt teszik meg, a földi irányítóközpont csak 7.31-kor kap megerősítést a leszállásról.

5. Hol lehet majd élőben követni a landolás eseményeit?

A NASA angol nyelvű tévéadása folyamatos közvetítést sugároz majd az irányítóközpontból, amely a www.nasa.gov/ntv internetcímen keresztül többféle formátumban elérhető HD minőségben. Emellett az [origo] Tudomány rovatában is élőben követjük majd az eseményeket, percről percre, rövid szöveges információkkal és szakértői kommentárral.

6. Mennyi ideig tart és hogyan történik a leszállás?

A légköri belépéssel kezdődő eseménysorozat kb. hét percig tart, és az űrszonda vezérlőrendszere számos kockázatos műveletet hajt végre közben teljesen önállóan, a földi beavatkozás lehetősége nélkül (részletesen lásd korábbi cikkünkben). Többek között kinyílik a fékezőernyő, illetve leválik a hővédő pajzs és a hátsó védőburkolat. Ehhez pirotechnikai töltetek ezredmásodperces pontossággal időzített apró robbanásaira van szükség (részletesen lásd korábbi cikkünkben). Ez után az ereszkedő egység fékezőrakétái kapcsolnak be, hogy önmagát irányítva megközelíthesse a leszállóhelyet, végül pedig "égi daru" berendezése lép működésbe, amely egy kb. 7,5 méter hosszúságú kábelrendszerrel leereszti a járművet a felszínre, aztán több száz méterrel távolabbra repül, és ott lezuhan. Mindezek ismeretében egyáltalán nem meglepő, hogy a küldetést irányító szakemberek gyakran úgy nevezik a leszállási folyamatot: "a rettegés hét perce".

A landolás fázisai (forrás: NASA). Az ábra nagyobb méretű változata

7. Miért volt szükség a korábbiaktól eltérő landolási módszer kidolgozására?

Egyrészt a Curiosity nagy tömege miatt nem lett volna kivitelezhető a korábban már három leszállóegységnél is sikeresen alkalmazott, légzsákburkolatos pattogással végződő eljárás. Másrészt pedig az "égi daru" módszerrel sokkal nagyobb megbízhatósággal és pontosabban tervezhető a landolás helyszíne, ami az egyik legfontosabb technológiai követelmény lesz a jövőbeli emberes küldetések során.

8. Mekkora a Curiosity?

Szélessége 2,8 méter, hosszúsága 3 méter, legnagyobb magassága 2,1 méter. Robotkarját szintén 2,1 méterre tudja kinyújtani, kerekeinek átmérője pedig 0,5 méter. Ezek alapján leginkább talán úgy képzelhető el, mint egy csúcstechnológiájú berendezésekkel felszerelt Trabant. Össztömege 900 kilogramm, ám egy mérleg a Mars felszínén hozzávetőleg csak harmadát mutatná földi súlyának (mivel a nehézségi gyorsulás ott kb. 1/3-ad része a saját bolygónkon jellemző értéknek).

Mars-járók nemzedékei. Elöl az 1997-es Sojourner, balra a 2004-ben landolt Spirit, jobbra a Curiosity másolata

9. Milyen energiaforrást használ, és mennyi áramot fogyaszt?

A rover nem tudná napelemtáblákkal előállítani a működéséhez szükséges energiát, ezért egy radioizotópos termoelektromos generátor (RTG) és két darab, 42 Ah kapacitású lítium-ion akkumulátor biztosítja folyamatos energiaellátását. A 4,8 kilogrammnyi plutónium-238 izotópot tartalmazó generátor működési időtartama legalább 14 földi év, elektromos teljesítménye pedig 110 W óránként. Így a Curiosity maximális áramfogyasztása kb. 2,7 kWh lehet egy marsi nap során - ami az aktuális hazai áramdíjjal számolva alig 132 Ft-ba kerülne.

10. Milyen sebességgel halad majd a felszínen?

Szilárd, lapos felszínen maximális gurulási sebessége kb. 2,3 méter/perc, fedélzeti navigációs rendszere azonban folyamatosan elemzi a domborzati viszonyokat, és kikerüli a veszélyt jelentő tereppontokat, jelentősen lassítva a mozgását. Így átlagos körülmények esetén 0,5-1,5 méter közötti távolságot mozdul majd el percenként, és ha reggeltől estig csak guruló üzemmódban halad a felszínen, egy kilométert is megtehet egy marsi nap során.

A mozgás földi tesztelése

11. Hogyan kommunikál a földi irányítóközponttal?

A NASA Deep Space Network három nagy teljesítményű adóvevő állomása a kaliforniai Goldstone közelében, Madrid mellett, valamint Canberra térségében működik, tehát a Mars mindig benne van legalább az egyik látómezejében. Amikor a leszállóhely térsége a bolygó korongjának felénk néző oldalán helyezkedik el, a Curiosity és az irányítóközpont akár közvetlenül is folytathat kétirányú kommunikációt, 7-8 GHz közötti frekvenciájú, X-sávú rádiójelek segítségével. Az adatátvitel sebessége azonban csak néhány Kbit/másodperc, így a rover általában közvetett módon tartja majd a kapcsolatot a Földdel: 400 MHz-es frekvenciájú UHF-antennájával, a Mars térségében működő három keringőegység (2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter) közül valamelyiket használva kommunikációs átjátszóként. Ezáltal az adatátviteli sebesség elérheti akár a 2 Mbit/másodpercet is. A leszállási folyamat eseményeiről természetesen mindkét módszerrel küld majd megerősítő jeleket a Föld felé, amelyek 13,8 perc késéssel érkeznek az irányítóközpontba.

12. Mit csinál majd a Curiosity a leszállás után?

Műszaki állapotának ellenőrzése után eltávolítja veszélyérzékelő kameráinak porvédő burkolatát, és felvételeket készít. Ám a keringőegységek horizonthoz viszonyított helyzete miatt minimális az esélye, hogy ezeket azonnal el is tudja küldeni a földi irányítóközpontba. Így valószínűleg csak 15 órával a leszállás után érkeznek az első képek, az ereszkedés közben készült színes felvételekkel együtt. A környezet fizikai paramétereit mérő műszerek is gyűjtenek már adatokat az első napon, a gurulási próbákra és a robotkar megmozdítására viszont csak az első hét végén kerül sor. A kutatási tevékenység az egy hónapig tartó tesztidőszak után kezdődik a küldetés irányítói által naponta összeállított utasítássorozatok végrehajtásával.

13. Milyen hosszú ideig működik majd?

A Curiosity tudományos kutatómunkáját egy marsi év (687 földi nap) hosszúságúra tervezik, és közben legalább 20 kilométeres távolságot kell megtennie a felszínen. Ezután, ha a rover műszaki állapota lehetővé teszi, a küldetést valószínűleg meghosszabbítják egy újabb marsi évre - ám még ennek végén is csak a negyede telik el az energiaellátását biztosító RTG-berendezés várható működési élettartamának.

14. Mennyibe kerül a teljes küldetés?

Az űrszonda és a tudományos műszerek fejlesztésére, gyártására, illetve tesztelésére fordított összeg kb. 1,8 milliárd amerikai dollár volt, ám a rakétaindítás költségét, valamint a földi irányítóközpont működtetését is figyelembe véve a teljes küldetés kiadásainak végösszege 2,5 milliárd USD lehet.

15. Hol és mi alapján jelölték ki a végleges leszállóhelyet?

A Curiosity a tervek szerint a 154 km átmérőjű Gale kráterben található, környezetéből 5500 méter magasságba kiemelkedő Aeolis-hegy északnyugati előterében éri el a Mars felszínét (a hegy korábbi, nem hivatalos elnevezése Mount Sharp volt). A közeledő űrszonda pontos helyzete alapján 7 x 20 kilométer méretűre szűkített landolási ellipszis középpontjának koordinátái: d. sz. 4,6°; k. h. 137,4°. A célterület kiválasztása öt évig tartó, nemzetközi konferenciasorozaton bemutatott javaslatok alapján, mérnöki és tudományos szempontok együttes figyelembe vételével történt meg. A végleges leszállóhely a kráterfal irányából érkező egykori vízfolyás hordaléksíksága, ahol a landolás biztonságát nem veszélyeztetik meredek lejtőszakaszok vagy nagyobb sziklakibukkanások, viszont innen a rover számára elérhető közelségben találhatók az Aeolis-hegy elemzésre kijelölt, agyag- és szulfáttartalmú üledékes rétegei.

A feketével jelölt kisebb ellipszisben kell landolnia a szondának augusztus 6-án reggel

A leszállóhelyről készült, délkelet felé tekintő tömbszelvényen a világoskék legyezőalakzat a szétterült hordaléksíkságot, a függőleges sávmintázat az Aeolis-hegy rétegsorát, a fekete körvonal pedig a landolási ellipszist jelöli

Következő összeállításunkban a küldetés tudományos programját mutatjuk be.