מארס סיינס לברטורי

היסטוריה

באפריל 2008 דווח כי התוכנית עולה 235 מיליון דולר, 24% יותר מהמתוכנן, וכדי לפצות על כך נאס"א תהיה עלולה לקצץ בתוכניות אחרות לחקר מאדים. באוקטובר 2008, ה-MSL התקרב ל-30% יותר מהסכום המתוכנן. בנובמבר 2008 הפיתוח למעשה הסתיים, רוב החומרה והתוכנה של ה-MSL הושלמו והחלו לעבור בדיקות ומבחנים. ב-3 בדצמבר 2008, הודיעה נאס"א כי שיגור MSL נדחה לסתיו 2011 בגלל מבחנים לקויים. הסיבות הטכניות והתקציביות שעמדו מאחורי הדחייה הוסברו בפגישה במשרדי הנהלת נאס"א בינואר 2009.
בין ה-23 ל-29 במרץ 2009, הקהל הרחב היה יכול לדרג תשעה שמות שעלו לגמר בתחרות בחירת השם לרובר. הדירוג בוצע באתר האינטרנט של נאס"א כדי לסייע לשופטים שבחרו את השם. ב-27 במאי 2009 נבחר השם המנצח, קיוריוסיטי, שהוצע על ידי תלמידת כיתה ו', קלארה מא מקנזס.
בסוף יוני 2010 טכנאי הרובר הוסיפו לו את מערכות הגלגלים, הדומות מאוד לאלו ששימשו את המארס רובר והמארס פאת'פיינדר. הטכנאים והמהנדסים החלו לבחון את מערכות הגלגלים, שישמשו גם ככני נחיתה עבור הרובר שלא כמו קודמיו (המארס רובר והמארס פאת'פיינדר).
ב-6 באוגוסט 2012, 8:33 לפי שעון ישראל, נחת הרובר על פני המאדים ותמונה ראשונה התקבלה ממנו לאחר 3 דקות.

ממדים

אורכו של קיוריוסיטי הוא 3 מטרים ומשקלו 900 ק"ג, 80 מתוכם כלים מדעיים. לשם השוואה, אורך הרוברים מתוכנית מארס רובר היה 1.57 מטרים ומשקלם היה 174 ק"ג, 6.8 מתוכם כלים מדעיים.

מהירות

הרובר יוכל לטפס על אבנים בגובה 75 ס"מ ומהירותו המקסימלית תהיה כ-90 מטרים בשעה במצב ניהוג אוטומטי, אך המהירות הממוצעת המשוערת תהיה כ-30 מטרים לשעה בגלל תוואי שטח קשים, בעיות ראות ועוד. קיוריוסיטי תוכנן לעבור מרחק של לפחות 19 ק"מ במהלך שנת המאדים של משימתו.

מקורות אנרגיה

קיוריוסיטי מקבל אנרגיה מגנרטור רדיואיזוטופי תרמואלקטרי (RTG), ששימש בהצלחה את נחתות הוויקינג ב-1976. מערכת חשמל רדיוסטופית מפיקה חשמל מפרוק טבעי של פלוטוניום-238, שהוא איזוטופ לא-בקיע של הפלוטוניום. החום שנוצר כתוצאה מפירוק האיזוטופ מומר לאנרגיה חשמלית שמשמשת את הרובר לאורך כל העונות, ביום, בלילה ובמהלך סופות חול ואבק. החום שנוצר ישמש את הרובר גם לחימום מערכותיו.
הגנרטור שמשמש את קיוריוסיטי הוא חדשני מסוגו, מיוצר על ידי בואינג ונקרא Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator או בקיצור MMRTG. ה-MMRTG יספק לרובר 125 ואט בתחילת המשימה ו-100 ואט אחרי מינימום 14 שנה. קיוריוסיטי מפיק 2.5 קילוואט-שעה ליום לעומת המארס רובר שהפיק 0.6 קילוואט-שעה ליום.

מערכות חימום

הטמפרטורה באזורי הפעולה המתוכננים של הרובר נעה בין +30°C ל -127°C (פלוס 30 עד מינוס 127 צלזיוס). מערכת החימום של הקיוריוסיטי, שנקראת בקיצור HRS, מעבירה נוזל חם לאורך צנרת באורך 60 מטרים בגוף קיוריוסיטי כדי שרכיבים רגישים לקור וחום יוכלו לפעול בטמפרטורה הרצויה. חום מושג גם באמצעות חום הרכיבים עצמם, וחום שנוצר מהגנרטור. למערכת יש אפשרות גם לייצר קור אם יהיה צורך בכך.

מחשבים

על הרובר ישנם שני מחשבים בשם RCE המכילים זיכרון המוגן מפני קרינה הבאה מהחלל ומפני מחזורי כיבוי. כל זיכרון של המחשב כולל 256 kB של EEPROM, עוד 256 MB של DRAM ו-2 ג'יגה של זיכרון פלאש. לשם השוואה, למארס רובר היו 3 MB של EEPROM ו-128 MB של DRAM ו-256 MB זיכרון פלאש.
מחשב ה-RCE משתמש במעבד IBM RAD750, יורשו של ה-RAD6000 ששימש את המארס רובר. ה-RAD750 מסוגל ל-400 MIPS לעומת ה-RAD6000 המסוגל רק ל-35 MIPS.
לרובר יש מערכת מדידה אינרציאלית, המספקת מידע על מיקום הרובר, מידע המשמש לניווט. מחשבי הרובר מנטרים את עצמם באופן רציף כדי לשמור על הרובר מבצעי ולווסת את טמפרטורת הרובר. פעילויות שונות, כמו למשל צילום תמונות, נהיגה והפעלת המיכשור המדעי, מבוצעות על ידי פקודות המגיעות מצוות הרובר בכדור הארץ. במקרה של בעיה במחשב הראשי, המחשב המשני יכנס לפעולה.

משגר

ה-MSL שוגר מנמל החלל קייפ קנוורל על גבי משגר אטלס 5 המסופק על ידי ULA. המשגר זהה למשגר ששימש לשיגורם של המקפת לסקר מאדים והניו הוריזונס.

מערכת הנחיתה

הנחתת מסה כבדה על מאדים היא אתגר מסובך. אטמוספירת מאדים צפופה מספיק כך שאין צורך ברקטות רציניות להאטת החללית שנעה בחלל במהירות עצומה, אך גם דלילה דיה כדי שיהיה אפשר להשתמש בחיכוך האטמוספירי ובמצנחים בלבד. המארס רוברים והמארס פאת'פיינדר השתמשו בכריות אוויר כדי לספוג את עוצמת הנחיתה, אך ה-MSL גדול מידי מכדי להשתמש בטכניקה זו.
הקיוריוסיטי ירדה לקרקע מאדים באמצעות מערכת נחיתה חדשנית ובעלת דיוק נחיתה גבוה בשם EDL שהנחיתה אותו בתוך אליפסה של20X7 ק"מ מאתר הנחיתה (לעומת המארס רובר, שמערכת הנחיתה שלו הייתה בעלת יכולת דיוק בנחיתה באליפסה של 20 × 150 ק"מ). 
מערכת הנחיתה של ה-MSL מורכבת מ-4 שלבים, כל שלב מערכת בפני עצמה:

חדירה מונחית לאטמוספירה

הרובר נמצא, במצב מכונס, בתוך ה"אירושל" - מגן, הכולל מגן אחורי ומגן חום, המגינים עליו במהלך המסע למאדים והחדירה לאטמוספירה. מגן החום, שקוטרו 4.5 מטרים (מגן החום הגדול ביותר שיוטס בחלל עד כה), יאט את הרובר ממהירות של כ-6 ק"מ לשנייה למהירות של כמאך 2, אז פתיחת המצנח אפשרית. מערכת ההנחיה ששמשה את הרובר לדיוק בנחיתה היא מערכת דומה לזאת ששימשה את חלליות אפולו בחזרתם לכדור הארץ. המצנח נפרש בגובה של כ-10 ק"מ ובמהירות של כ-470 מטרים לשנייה.

הנמכה מוצנחת

כששלב החדירה לאטמוספירה הסתיים, והכמוסה הואטה למהירות של כמאך 2, בגובה של כ-10 ק"מ מפני הקרקע, נפרש מצנח בעל היכולת לשרוד במהירויות על-קוליות, ששימש גם את המארס פאת'פיינדר והמארס רובר.
ממרץ עד אפריל 2009 עבר המצנח בדיקות במנהרת הרוח הגדולה ביותר בעולם שנמצאת במרכז המחקר איימס ונמצא כשיר. אורכו של המצנח הוא 50 מטרים וקוטרו 16 מטרים. המצנח יכול להיפתח ולפעול במהירות של 2.2 מאך וליצור עד ל-289 ניוטון של גרר באטמוספירת מאדים.

הנמכה ממונעת

בגובה של כ-1.8 ק"מ מעל פני מאדים, כשהכמוסה נעה במהירות של כ-100 מטרים לשנייה, הרובר ושלב ההנמכה הממונע משתחררים מהכמוסה. שלב ההנמכה הממונעת הוא שלב המורכב מעל הרובר בעל 8 מנועים רקטיים הפועלים על הידרזין. המנועים פותחו על בסיס מנועי הנחיתה של נחתות הוויקינג ויכולים להפיק דחף של עד 3.1 קילו-ניוטון כל אחד. תוך כדי ההנמכה הממונעת, הרובר פרש את גלגליו והשלב הבא, ה-Sky Crane הוריד את הרובר בעזרת כבלים אל פני הקרקע.

Sky Crane (עגורן שמיים)

מערכת ה-Sky Crane הנמיכה את הרובר והביאה אותו ל"נחיתה רכה" על אדמת מאדים. הרובר הונמך באמצעות שלוש רתמות וכבל "טבורי" המעביר מידע מהרובר לשלב הממונע. בגובה של כ-7.5 מטרים מעל פני הקרקע השלב הממונע הגיע למהירות אפס והרובר מציב את רגליו על הקרקע. אחרי 2 שניות שבהם מוודא הרובר כי נחת על קרקע מוצקה ובטוחה, הוא מפעיל נפצים קטנים המשחררים אותו מהרתמות והכבל המחברים אותו אל השלב הממונע. לאחר מכן השלב הממונע מיד מטפס שוב לאוויר ומתרחק מהרובר ככל האפשר עד להתרסקותו בקרקע.

אתר הנחיתה

אתר הנחיתה, מכתש גייל, נבחר על ידי מנהלי נאס"א בעזרת מומחים שעבדו על הפרויקט. בתוך המכתש ישנו הר, עשוי משכבות אבנים, המתנשא לגובה של כ-4.8 ק"מ מרצפת המכתש, שאותו ה-MSL מתוכנן לחקור. אתר הנחיתה (האזור המוקף בצהוב בתמונה) הוא אזור שטוח בתוך המכתש, הנמצא לפני ההר. אזור הנחיתה הוא אליפטי, אורכו 20 ק"מ ורוחבו כ-25 ק"מ. קוטרו של מכתש גייל כולו הוא 154 ק"מ.
אתר הנחיתה מכיל אבנים ואדמה שנשטפו מקירות המכתש, והמדענים יקבלו הזדמנות לבחון את הסלעים המרכיבים את האזור. אתר הנחיתה מכיל גם אבנים בעלי צפיפות גבוהה מאוד וצבע בהיר מאוד; אבנים מסוג זה עוד לא נבחנו במאדים. האזור עשוי להיות חופו של אגם עתיק, וזו תהיה ככל הנראה מטרתה הראשונה של המשימה, לבחון את האזור לקיומם של מולקולות אורגניות.

פעילות על פני המאדים

ב-20 באוגוסט 2012 פירסמה נאס"א תמונות ראשונות של ניסוי שערכה המעבדה הניידת "קוריוסיטי" על פני מאדים. הניסוי נמשך כעשר שניות במהלכן שיגרה המעבדה קרני לייזר בעוצמה של 14 מיליג'אול כלפי סלע בגודל אגרוף, שנמצא במרחק שלושה מטר ממנה. מטרת הניסוי העיקרית הייתה תרגול השימוש בלייזר לצורך מחקר החומרים שבסלע (שמכונה "קורוניישן") והרכבם הכימי. הניסוי צולם באמצעות מצלמת מעבדת הכימיה "ChemCam".
-6 באוגוסט 2012 הגיע הרובר "קיוריוסיטי" שולי אאוליס מונס כמטרה לחקור את ההר.
ב-11 בספטמבר 2014 החל ה רובר "קיוריוסיטי" של מארס סיינס לברטורי לחקור את מורדות ההר.
ב-5 בנובמבר 2016 (לאחר שקיוריוסיטי היה על פני המאדים 1,552 סול) נסע הרובר מרחק של 11.7 ק"מ על מורדות ההר.
ב- 7 ביוני 2018 הודיעה נאס"א כי קיוריוסיטי מצא מולקולות אורגניות במשטח סלע במאדים. עם זאת הבהירה נאס"א, כי לא נמצאו חיים על פני מאדים