Mars Science Laboratory

Mars Science Laboratory (MSL; no  "Marsa zinātniskā laboratorija") ir ASV Nacionālā aeronautikas un kosmosa administrācijas (NASA) misija, kas paredzēta visurgājēja Curiosity (no angļu: "zinātkāre") nogādāšanai uz Marsa virsmas.

MSL ir daļa no NASA Reaktīvās kustības laboratorijas Marsa izpētes programmas, kas ir ilgtermiņa robotizēta Marsa izpēte. Iepriekšējie veiksmīgie NASA Marsa izpētes visurgājēji bija Sojourner no Mars Pathfinder misijas, kā arī Spirit un Opportunity no Mars Exploration Rover misijas. MSL misijas galvenie mērķi bija dzīvības pēdu meklēšana, klimata un ģeoloģijas izpēte, kā arī datu ievākšana nākotnes Marsa misijām, kurās paredzēts uz planētas nogādāt cilvēkus. 

Mars Science Laboratory tika palaista 2011. gada 26. novembrī; tā veiksmīgi nosēdināja Curiosity uz Marsa Geila krāterī 2012. gada 6. augustā. Visurgājējam uz Marsa bija paredzēts darboties vismaz 1 Marsa gadu (687 Zemes dienas), bet 2017. gadā NASA svinēja Curiosity nolaišanās piekto gadadienu. Visurgājējs joprojām ir darba kārtībā un turpina pētīt Marsu.

Vēsture 
Marsa izpētei atbalstīja ASV Nacionālās izpētes padome, kas savā Saules sistēmas izpētes ziņojumā 2003. gadā uzsvēra nepieciešamību pēc vidējas klases Marsa misijas. 2004. gada beigās NASA izvēlējās astoņus piedāvājumus mobilās MSL aprīkošanai ar zinātniskajiem izpētes instrumentiem, uzsākot misijas būvniecības un testēšanas posmu. 

2006. gadā tika izvēlētas apmēram 30 potenciālās MSL nosēšanās vietas uz Marsa. Izvērtējot drošības riskus un iespējamos zinātniskos atklājumus, 2011. gada vasarā tika izvēlēts Geila krāteris, kas varētu būt izžuvis Marsa ezers, un tāpēc palielina iespējas MSL atrast iespējamas dzīvības paliekas uz planētas. 

Sākotnēji MSL bija paredzēts palaist 2009. gada rudenī, bet 2008. gada pavasarī NASA paziņoja, ka starts tiks atlikts tādēļ, ka iekavējies aparatūras izgatavošanas un izmēģināšanas process.. Zemes un Marsa relatīvā pozīcija lidojumiem uz Marsu ir labvēlīga tikai pāris nedēļas reizi divos gados, tāpēc nākamā iespēja palaist MSL bija 2011. gadā.

Kosmiskais aparāts 
Palaišanas brīdī kosmiskā aparāta pilna masa bija 3893 kg, ko veidoja 899 kg smagais visurgājējs, 2401 kg karstuma aizsargvairogs un nosēšanās pakāpe ar degvielu ieiešanai Marsa atmosfērā, kā arī 539 kg lidojuma pakāpe ar degvielu. Lidojuma konfigurācijā aparāta diametrs bija 4,5 m un augstums — 3 m.

Lidojuma pakāpe 
Pa ceļam uz Marsu lidojuma pakāpe koriģēja kursu četras reizes, lai precīzāk pielāgotu tā lidojumu uz nosēšanās vietu. MSL navigācijai izmantoja zvaigznes — borta zvaigžņu skeneris nepārtraukti uzraudzīja relatīvo kuģa pozīciju pret Piena Ceļa zvaigznēm, tādā veidā noturot lidojuma pakāpi uz pareizā kursa.

Lidojuma pakāpes uzdevums bija arī visa kosmosa kuģa sistēmas temperatūras uzraudzīšana, atbilstoši situācijai ieslēdzot dzesēšanu vai sildīšanu, un komunikācija ar misijas vadību uz Zemes par kuģa darbību. Pirms ieiešanas Marsa atmosfērā lidojuma pakāpe atdalījās no aizsargvairoga, kam bija jāpasargā kuģis no berzes radītā karstuma.

Nosēšanās pakāpe 
MSL izmantoja jaunu nosēšanās sistēmu ar vadītu ieiešanu atmosfērā un īpaši izstrādātu nolaišanas sistēmu. Šo sistēmu veidoja aizsargvairogs, kam bija jāiztur 1648°C liels berzes karstums, virsskaņas izpletnis, kam bija jāsamazina krišanas ātrums no 1450 km/h līdz 290 km/h, nolaišanās sistēma ar atpakaļgaitas dzinējiem, kas nostabilizēja kritienu, un elektrisku nolaišanas sistēma, kas nolaida visurgājēju uz Marsa virsmas.

Curiosity visurgājējs 
Curiosity ir 899 kg smags automašīnas izmēra sešriteņu robots, kas paredzēts Marsa izpētei. Tā garums ir 3 m, platums 2,7 m un augstums 2,2 m. Robota rokas garums ir 2,2 m. Šis visurgājējs ir piecas reizes smagāks un divas reizes garāks nekā Mars Exploration Rover misijas visurgājēji, kas uz Marsa nolaidās 2004. gadā. 

Curiosity ir aprīkots ar attīstītākiem zinātniskiem instrumentiem, nekā citas iepriekšējās misijas. Tiks veiktas iežu analīzes no izraktas grunts un saberztiem akmeņiem. Bez tam tiks pētīta pagātnē vai tagadnē iespējama Marsa spēja nodrošināt mikrobu dzīvības eksistenci. 

Visurgājēja elektroenerģiju nodrošina radioizotopiskais termoelektroģenerators, ko darbina plutonija radioaktīvā sabrukuma siltums. Tādējādi aparātu daudz neietekmē Saules apgaismojuma maiņa un smilšu vētras, un tas spēj labāk izmantot zinātniskos instrumentus, kā arī pārvietoties lielākos attālumos.

Nosaukums 
2008. gada novembrī NASA, sadarbojoties ar Disney–Pixar animācijas filmu "VALL–E", izsludināja konkursu ASV skolēniem ar mērķi atrast vārdu Marsa visurgājējam. Kopumā tika iesniegts vairāk nekā 9000 eseju. Par labāko NASA atzina 6. klases skolnieces Klāras Ma no Teksasas darbu, kurā tiek aprakstīta zinātkāre (angļu: curiosity).

Lidojuma gaita 

MSL tika palaists  15:02:00 UTC ar nesējraķeti Atlas V/541 no Kanaveralas zemesraga Gaisa spēku stacijas starta laukuma LC-41. Pēc 44 minūtēm 12 sekundēm zonde atdalījās no Centaur raķešpakāpes un iegāja trajektorijā uz Marsu.

Lidojums kopumā ilga 254 dienas, kas sastāvēja pamatā no regulāras aparatūras pārbaudes un kursa koriģēšanas, lai kosmosa kuģis nepalido garām Marsam. Pēdējās 45 dienas bija pietuvošanās fāze, kuras laikā tika veiktas pēdējās kursa korekcijas, lai kosmosa kuģis pēc iespējas precīzāk nosēstos tam plānotajā vietā.

Nosēšanās fāze sākās brīdī, kad kuģis iegāja Marsa atmosfērā (apmēram 125 km augstumā virs Marsa virsmas). Curiosity uz Marsa virsmas nolaidās  05:14:39 UTC Geila krāterī.

Curiosity atklājumi 

Geila krāterī izurbtajos paraugos Curiosity ir atradis sēru, slāpekli, skābekli, fosforu un oglekli, kas ir galvenie elementi dzīvu būtņu eksistencei. Paraugos ir atrasti arī mālu minerāli un mazs sāls daudzums, kas liecina par iespējamu ūdens klātbūtni senos laikos. Paraugos tika atrastas arī organiskas molekulas, kas gan neliecina par dzīvības pastāvēšanu uz Marsa ne šobrīd, ne pagātnē, bet tikai to, ka uz planētas ir tai atbilstoša vide. 

Mērījumi atklāja ūdeņraža, oglekļa un argona izotopus Marsa atmosfērā, kas liecina, ka agrāk Marsam bijusi daudz biezāka atmosfēra, kas varēja nodrošināt ūdens pastāvēšanu. Pašreizējā Marsa atmosfēra ir pārāk plāna, lai nodrošinātu šķidra ūdens eksistenci.

Curiosity izmērītais radiācijas līmenis uz Marsa ir bīstams cilvēka veselībai un pārsniedz līmeni, kas noteikts NASA astronautu standartos. Šie dati tiks izmantoti drošas cilvēku misijas izveidei nākotnē.

2020. gada 17. augustā Curiosity uz Marsa bija pavadījis 2855 Marsa diennaktis un kopumā nobraucis vairāk nekā 23 km.

Atsauces

Ārējās saites 
NASA's Mars Exploration Program
Curiosity visurgājēja Twitter konts
MSL Facebook lapa

Marsa izpēte