Curiosity (keşif aracı)

Hedef ve amaçlar

Mars Keşif Programı çerçevesinde belirtildiği gibi, Mars Bilim Laboratuvarı misyonunun temel bilimsel hedefleri Mars'ta daha önce yaşam olup olmadığını araştırmak, suyun rolünü incelemek, Mars'ın iklimi ile jeolojisini araştırmak, ve Mars'ın insanlar tarafından barınabilirliğini denetlemektir. Bu misyonun sonuçları aynı zamanda Mars'ın gelecekte insanlar tarafından keşfine de hazırlık olacaktır.
Bu sonuçlara ulaşmak için, Curiosity'nin sekiz ana bilimsel amacı vardır:

Aletler

Genel numune analizi stratejisi yüksek çözünürlüklü kameralarla ilgi alanına giren nesneleri tespit etme amaçlıdır. Eğer belli bir yüzey ilgi alanına giriyorsa, Curiosity o yüzeyin küçük bir kısmını kızılötesi lazer yardımıyla buharlaştırabilir ve o kaya ya da toprağın yapısını inceleyebilir. Eğer incelediği kısım ilgi çekici ise robot uzun kolunu kullanarak bir mikroskop ve X-ray spektrometre yardımıyla o kısma daha yakından bakabilir. Eğer bilim insanları daha ileri bir analiz isterlerse, Curiosity büyük kaya parçalarını delebilir ve toz haline getirilmiş numuneleri robotun içindeki SAM adı verilen analiz laboratuvarına gönderebilir. Bu laboratuvar 74 kupa numune kapasitesine sahiptir.

Mast Kamera (MastCam)

MastCam sistemi iki kamerayla çoklu spektrum ve gerçek-renk görüntüleme hizmeti sunar. Kameralar 1600×1200 piksel çözünürlükte gerçek-renk görüntü yakalayabilir ve 720p video kaydedebilir.
Bu iki MastCam kameradan biri 34mm odak uzaklığına sahip ve 15 derece görüş alanı olan orta açılı kameradır. Diğer kamera ise  100mm odak uzaklıklı, 5.1 derece görüş alanı olan dar açılı kameradır. Her iki kamera 5500'den fazla ham görüntü saklayabilecekleri 8GB belleğe sahiptir ve gerçek zamanlı kayıpsız veri sıkıştırma yapabilirler. Kameraların 2.1 metreden sonsuza otomatik odaklama yapabilme özellikleri var. Sabit RGGB Bayer model filtresine ek olarak, her bir kameranın sekiz-pozisyonlu filtre tekerleği vardır. Bayer filtresi görülebilir ışık miktarını azaltırken, diğer üç renk genelde saydam ve kızılötesi gözlemlerde minimum etkiye sahiptir.

Kimya ve kamera seti (ChemCam)

ChemCam robotun uzaktan algılama ekipmanlarının olduğu kısımdır ve adından da anlaşılacağı üzere ChemCam iki farklı ekipman içerir: lazer güdümlü analiz spektroskobu (LIBS) ve mikro görüntüleyici RMI teleskop. Spektroskobun görevi taş ve toprakların elementsel bileşimlerini ortaya çıkarmak, RMI teleskobun görevi ise bilim insanlarına taş ve topraktan alınmış yüksek çözünürlüklü görüntüler sunmak. Spektroskop bir taşı ya da toprağı 7 metre uzaklığa kadar hedefleyebilir, kızılötesi lazer yardımıyla küçük parçalara ayrıştırıp buharlaştırabilir ve buharlaştırılmış taştan dışarı çıkan ışık spektrumlarını gözlemleyebilir. ChemCam morötesi, kızılötesi ve görülebilir ışığın 6144 farklı dalga boyuna kadar kayıt yapabilme yeteneğine sahiptir. ChemCam mühendisleri günde yaklaşık bir düzine kaya parçasının bileşimini hesaplamayı amaçlıyor.
RMI teleskobu spektroskobun analiz ettiği numunelerin görüntülerini alacak. RMI teleskobu objeleri 10 metre uzaklığa kadar çözümleyebilir ve 20 cm görüş alanı vardır. ChemCam ekipmanı Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Fransız CESR Laboratuvarı tarafından geliştirildi.

Seyir kameraları (Navcams)

Curiosity keşif robotu tepe kısmına monte edilmiş iki çift siyah ve beyaz navigasyon kamerasına sahiptir. Kameraların 45 derece görüş alanı ve ışığı kullanarak stereoskopik üç boyutlu görüntü yakalama özelliği var. Bu kameralar ICER görüntü sıkıştırma formatını kullanır.

Kâşif Çevre İzleme İstasyonu (REMS)

Kâşif Çevre İzleme İstasyonu (REMS) Mars'taki nem, basınç, sıcaklık, rüzgar hızı ve mor ötesi radyasyonu ölçmek için gerekli ekipmanı içerir. Bu ekipman İspanya Eğitim Bakanlığı tarafından NASA'ya verilmiş içinde mor ötesi alıcı da içeren meteorolojik bir pakettir. Araştırma ekibi Madrid'teki astrobiyoloji merkezinden Javier Gómez-Elvira tarafından yönetilmekte ve Finlandiya Meteoroloji Enstitüsü de ortaklar arasında bulunmaktadır. Ekipmandaki tüm alıcılar üç unsurun etrafına yerleştirilmiştir: iki boru robotun tepesinde, mor ötesi alıcı (UVS) robotun sırtında ve Ekipman Kontrol Ünitesi (ICU) robotun içindedir. Kâşif Çevre İzleme İstasyonu'nun Mars'ın genel sirkülasyonu, mikro ölçekli hava sistemleri, yerel hidrolojik döngüsü, UV radyasyonun yok edici potansiyeli ve yeraltı yaşamı hakkında yeni ip uçları sunması hedefleniyor.

Riskten kaçınma kameraları (Hazcams)

Robotun Hazcams adı verilen dört çift siyah ve beyaz navigasyon kamerası var. Bunlardan ikisi önde, ikisi arka taraftadır. Bu kameralar robot hareket halindeyken olası risk ve tehlikelerden sakınmak için geliştirilmiştir. Kameralar stereoskopik 3-D görüntü yakalayabilmek için görünür ışığı kullanır. Kameralar 120 derece görüş alanına sahip ve bölgeyi robotun ön kısımından itibaren 3 metreye kadar haritalandırabilirler. Yakalanan görüntüler robottaki bir yazılım sayesinde analiz edilip robotun güvenli seçim yapmasına olanak sağlar.

Mars Lens Görüntüleyici (MAHLI)

Kısaca MAHLI adı verilen bu kamera aracın robotik koluna monter edilmiştir ve kaya ve toprağın mikroskobik görüntüsünü alabilir. MAHLI 1600×1200 piksel gerçek-renk görüntüler almakla birlikte piksel başına 14.5 mikrometre çözünürlüğe de çıkabilir. MAHLI'nin odak uzaklığı 18.3 mm ile 21.3 mm arasındadır ve 33.8-38.5 derece görüş alanı vardır. MAHLI karanlıkta da görüntüleme yapabilmek için beyaz ve mor ötesi LED aydınlatmasına sahiptir. MAHLI hem ham hem de gerçek zamanlı kayıpsız JPEG görüntü kaydedebilir.

Alfa Parçacık X-ray Tayfölçer (APXS)

Bu makine numuneleri alfa parçacıkları ile radyasyona tabii tutacak ve numunelerin bileşimini saptamak için X-ray ışınlarının spektrumunu haritalandıracak. Curiosity'deki bu ekipman Kanada Uzay Ajansı tarafından geliştirildi. Canadarm ve RADARSAT'ın geliştiricisi Kanadalı uzay şirketi MacDonald Dettwiler bu ekipmanın tasarımından sorumluydu. APXS ekibinde Guelph, New Brunswick, Western Ontario, NASA, California, San Diego ve Cornell üniversitelerinden bilim insanları var.

Kimya ve Mineralbilim (CheMin)

CheMin X-ray toz difraksiyon ve floresan işlevi gören kimya ve mineraloji ekipmanıdır. CheMin dört spektrometreden biridir. Mars'taki minerallerin çokluğunu ve miktarını belirleyecek. NASA Ames Araştırma Merkezi'nden David Blake ve Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından geliştirildi. Robot kayaları delip topladığı toz numuneleri aracın üzerindeki bir tüpün içine boşaltacak. X-ray ışınları bu toz kütlesi üzerine tutulacak ve minerallerin kristal yapıları böylece analiz edilmiş olacak.

Mars'ta numune inceleme (SAM)

SAM ekipmanı hem atmosferden hem de kaya örneklerinden çıkan organikleri ve gazları analiz edecek. Ekipmanın içerisinde NASA Goddard Space Flight Center, Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) ve Honeybee Robotik tarafından geliştirilen aletler var. Ekipmandaki üç ana element şunlar: dört kutuplu kütle spektrometre (QMS), gaz kromatograf ve ayarlanabilir lazer spektrometre. Bu araçlar oksijen ve karbon izotoplarının karbondioksitteki oranını ve aynı zamanda Metan gazının atmosferdeki miktarını belirleyecek.

Radyasyon değerlendirme detektörü (RAD)

Radyasyon değerlendirme detektörü (RAD) 10 adet MBL ekipmanı içerisinde çalıştırılan ilk ekipman oldu. İlk görevi uçuş esnasında uzay gemisinin içindeki radyasyonu karakterize etmekti. Uzay gemisinin içinden böyle bir ölçüm daha önce hiç gerçekleştirilmemişti ve burada asıl hedef ileride olası bir insansı uçuş için yaşayabilme ve korunma yollarını belirlemekti. İkinci görevi ise Mars'a iniş yapar yapmaz yüzeydeki radyasyonu ölçmekti. NASA ve Alman Uzay Ajansı ortak yapımı olan RAD Southwest Research Enstitüsü ve geliştirildi Christian-Albrechts-Universität zu Kiel'de geliştirildi.

Nötronların Dinamik Aklığı (DAN)

Bu ekipman Mars yüzeyindeki hidrojen veya buz ve suyu tespit etmeye yarayan darbeli bir nötron kaynağı ve detektörüdür. Rus Uzay Ajansı tarafından geliştirilmiştir.

Mars İniş Görüntüleyici (MARDI)

Mars yüzeyine iniş sırasında MARDI 3.7 km'den yere ininceye kadar 1600×1200 piksel çözünürlükte, 1.3 mili-saniye pozlama ile iki dakika içerisinde fotoğraflar çekmiştir. MARDI 90 derece görüş alanı ve 4000'den fazla ham görüntü saklayabilecek 8GB kapasiteye sahiptir.

Robotik kol

Curiosity'nin 2.1 metre uzunlukta ve üzerinde beş farklı parça taşıyan ve etrafında 350 derece dönebilen uzun bir kolu vardır. Bu kol üç eklemden oluşur ve ileriye doğru uzanabilir. Bu robotik kol 30 kg ağırlığında ve yaklaşık 60 cm yarıçaptadır. X-ray spektrometre (APXS) ve Mars Lens Görüntüleyici (MAHLI) ekipmanları bu kolun üzerindedir. Kolun üzerindeki diğer ek parçalar darbeli matkap, fırça ve toz haline getirilmiş kaya ve taşlardan elde edilen numuneleri tüp içerisine koymaya yarayan edevatlardır.

Karşılaştırmalar

Curiosity'nin Mars'ta bilimsel ekipmanları taşımak için gelişmiş bir taşıma kapasitesi vardır. NASA'nın 1996'dan beri Mars'a gönderdiği dördüncü robottur. Önceki başarılı Mars robotları: Sojourner (2004), Spirit (2004-2010) ve Opportunity (2004-günümüz).
Curiosity 2.9 m boy, 2.7 m genişlik ve 2.2 m yüksekliği ile diğer Mars robotlarından daha büyüktür.
Beagle 2'nin lideri Curiosity'nin inişini izleyen teknisyen sayısını görünce oldukça heyecanlanmıştır çünkü kendisi sadece dört kişiye sahipti. Curiosity'nin maliyeti Beagle 2'nin maliyetinin 25 katı daha fazla oldu ve fakat Beagle 2 Mars Express tarafından salıverildikten sonra kayboldu.
Robotun keşif yaptığı Gale krateri yapı olarak Connecticut ve Rhode Island taraflarına benzerlik gösterdi.

Haberler ve kültürel etki

Mars yüzeyinden gönderilen ilk görüntüler 5 Ağustos 2012'de NASA TV tarafından çeşitli röportajlarla birlikte canlı yayınlandı. Canlı yayın esnasında aşırı yoğunluktan NASA'nın internet sitesi bir süreliğine çöktü. Yaklaşık 1000 kişi New York Times Square'de toplanıp Curiosity'nin inişini dev ekranda canlı izledi. İniş sorumlusu Bobak Ferdowsi Mohawk tarzı saçıyla internet mimi haline geldi ve Twitter'da 45.000 yeni takipçi kazandı.
13 Ağustos 2012'de ABD Başkanı Barack Obama Air Force'tan NASA'yı arayıp Curiosity ekibini tebrik etti "Sizler Amerikalıların yaratıcılık örneklerisiniz. Bu gerçekten büyük bir başarı." dedi.
Curiosity kaşif robotunun sosyal medya hesabı bulunmaktadır. 21 Ekim 2015 itibarıyla 2 milyondan fazla takipçisi vardır.