Curiosity

Curiosity on autosuurune NASA kulgur, mis uurib Marsil asuvat Gale'i kraatrit. Kulgur startis 26. novembril 2011 ja maandus Aeolis Paluse tasandikul 6. augustil 2012. Kulguri kaal on 899 kg, pikkus 2,9 m, laius 2,7 m ja kõrgus 2,2 m . Kulguri eesmärkideks on uurida Marsi kliimat ja geoloogiat ning hinnata, kas Gale'i kraatris võis olla eluks sobivad tingimused.
2012. aasta detsembris pikendati Curiosity algset missiooni määramata ajaks. Curiosity tehniline lahendus oli aluseks kulgurile Perseverance ja selle missioonile Mars 2020.
Eesmärgid.
Üks peamistest kulguri Curiosity eesmärkidest oli määrata, kas Marss on kunagi olnud võimeline toetama elu. Lisaks sellele loodeti uurida vee rolli Marsi ajaloos ning Marsi üldist geoloogiat ja kliimat. Samuti aitab praegune missioon valmistuda mehitatud kosmoselendudeks Marsile. Sellepärast on kulguri üks tähtsamaid ülesandeid mõõta kiirgust nii kosmoselennu vältel kui ka Marsi pinnal.
Umbes aasta pärast maandumist, kui kulguri leidude põhjal oldi kindlad, et iidne Marss on võimeline elu toetama, arenesid edasi ka missiooni eesmärgid. Nüüd püütakse luua ka mudeleid, kuidas organismid võiksid Marsil laguneda ja kivistuda.
Spetsifikatsioonid.
Curiosity toiteallikaks on generaator, kus radioaktiivsete isotoopide lagunemisel tekkinud soojusenergia muundatakse elektrienergiaks. Tekkinud jääksoojust kasutatakse kulguri soojendamiseks, mis aitab masina soojendamise pealt elektrienergiat kokku hoida. Generaatori toiteallikaks on 4,8 kg plutoonium-238 ja selle minimaalseks eluajaks peetakse 14 aastat. Plutooniumi lagunedes väheneb aastate jooksul ka generaatori võimsus. Et siiski alati piisavalt võimsust omada, on kulguril ka kaks laetavat liitiumioonakut.
Kulgur suudab suhelda nii otse Maaga kui ka läbi Marsi tehiskaaslaste. Siiski eeldatakse, et enamus suhtlusest käib tehiskaaslaste kaudu, sest neil on rohkem energiat ja suuremat antennid, mis tagavad suurema edastuskiiruse. Maaga otsekommunikatsiooni maksimaalne kiirus on 32 kbit/s, Mars Odyssey ja Mars Reconnaisance Orbiteri kaudu aga vastavalt 256 kbit/s ja 2 Mbit/s. Kumbki kaaslane saab päevas kulguriga ainult 8 minutit kontaktis olla, sest Curiosityl endal on vähe energiat ja enamuse ajast ei ole kõik osapooled lihtsalt üksteisele nähtavad.
Curiosity on varustatud kuue 50 cm läbimõõduga rattaga. Kumbki esi- ja tagaratas on eraldi juhitavad. Igal rattal on eriline morsekoodil põhinev muster, mis aitab pardakaameratel hinnata läbitud vahemaad. Kulgur on võimeline liikuma üles 12,5° nõlvadest. Samuti jääks see ratastele kuni 45° kalde all, kuigi tegelikult ei luba automaatsensorid masinal minna suuremasse kaldesse kui 30°. Kulgur on võimeline läbima kuni 90 meetrit tunnis, aga tegelikult on ta kiirus keskmiselt ainult 30 meetrit tunnis.
Seadmed.
Üldine proovide analüüsimise strateegia esimene etapp on kõrgekvaliteediliste piltide tegemine. Kui mõni pind tundub huvitav, siis suudab Curiosity sellest väikese osa infrapunalaseriga aurustada. Pärast seda saab tekkinud spektrisignatuuri uurides kindlaks teha proovi elementaarse koostise. Kui see spektrisignatuur on omakorda huvitav, siis kasutab kulgur robotkätt, et toimetada mikroskoop ja röntgenspektomeeter vaadeldava ala juurde. Kui on vaja veelgi analüüsida, siis võtab kulgur proovi ning saadab selle kas sisemisse analüüsikeskusse või keemia- ja kaamerakompleksi.
Kokku on kulguril 17 kaamerat ja 4 spektromeetrit.
Mastikaamera (MastCam).
MastCam koosneb 2 kaamerast, mis saavad teha 1600x1200 resolutsiooniga pilte ja 10 k/s HD-videot. Mõlemal kaameral on automaatteravustamine ja 8 GB välkmälu, kus saab hoida üle 5500 toorpildi.
Keemia- ja kaamerakompleks (ChemCam).
ChemCam koosneb kahest instrumendist: laserindutseeritud plasma spektroskoobist (LIBS) ja kõrge kvaliteediga pilti võimaldavast kaamerast. Spektroskoobi otstarve on anda ülevaade kivide ja pinnase koostisest ning kaamerat kasutatakse kõikide proovivõtmiskohtade pildistamiseks. LIBS suudab infrapunalaseriga aurustada ala, mis asub kuni 7 m kaugusel. Seejärel saab aurustatud ala poolt eraldatavat spektriosa uurida.
Navigatsioonikaamerad (NavCams).
Kulguril on kaks paari mustvalgeid navigatsioonikaameraid, mis on abiks maapinnal navigeerimisel. Kaameratel on 45° vaatenurk ja need suudavad teha stereograafilisi 3D-pilte.
Keskkonnaseirekeskus (REMS).
Kulguri keskkonnaseirekeskus koosneb instrumentidest, millega saab mõõta niiskust, õhurõhku, temperatuuri, tuulekiirust, UV-kiirgust. REMS aitab mõista Marsi üldist keskkonda, kohalikku veeringlust, UV-kiirguse hävitavat jõudu ja pinnaalust elamiskõlblikkust.
Ohuvältimiskaamerad (HazCams).
Kulguril on neli paari mustvalgeid navigatsioonikaameraid, kaks paari ees ja kaks paari taga. Neid kasutatakse autonoomseks ohuvältimiseks kulguri liikumise ajal ning robotkäe turvaliseks positsioneerimiseks. Korraga on töös ainult 4 kaamerat ja nagu tavalised navigatsioonikaamerad, saavad ka ohuvältimiskaamerad teha stereograafilisi 3D-pilte. Kuna kaamerad on fikseeritud, on neil ka suur vaateväli, umbes 120°. Samuti saavad need kaardistada kuni 3 m kaugusel asuvat maapinda.
Robotkäe kaamera (MAHLI).
Robotkäe kaamerat kasutatakse kividest ja pinnasest mikroskoopiliste piltide tegemiseks. Kaameraga saab teha 1600x1200 resolutsiooniga pilte ja seda ka pimedas.
Alfaosakeste röntgen-spektromeeter (APXS).
APXS kiiritab proovi alfaosakestega ja mõõdab eralduvat röntgenikiirgust, et selle abil teha kindlaks proovi elementaarset koostist. Kuigi see meetod on aeglasem kui mõned teised, on see spektromeeter sobilik just kerguse, väikeste mõõtmete ja minimaalse energiatarve poolest.
Keemia- ja mineraloogiakompleks (CheMin).
CheMin on üks neljast spektromeetrist. See tuvastab mineraale ja nende rohkust Marsi erinevates piirkondades. Kulgur saab proovide puurimisel tekkinud peent pulbrit viia spektromeetrisse, kus röntgenikiirguse abil uuritakse proovi kristallstruktuuri.
Proovide analüüs Marsil (SAM).
SAM kompleks koosneb kahest spektromeetrist ja gaasikromatograafist, millega saab analüüsida orgaanilisi ühendeid ja gaase nii tahketest kui ka gaasilistest proovidest. Peamiselt analüüsitakse hapniku ja süsiniku isotoopide suhet süsihappegaasis (CO2) ja metaanis (CH4), et kindlaks teha, kas need ühendid on tekkinud geokeemiliste või orgaaniliste protsesside käigus.
Tolmueemaldustööriist (DRT).
Tolmueemaldustööriistaks nimetatakse motoriseeritud traatharja, mis on kinnitatud Curiosity robotkäe külge.
Kiirgusdetektor (RAD).
RAD oli esimene instrument, mis sisse lülitati ja seda juba kosmoselennul. Selle ülesandeks oli mõõta, kui suure radiatsiooniga peab kosmoselennu ajal arvestama – see teadmine aitab võimalikke tulevasi mehitatud kosmoselende võimalikult turvaliseks muuta. Pärast maandumist jätkas Curiosity pinnaradiatsiooni mõõtmist.
Dünaamiline neutronite albeedo (DAN).
Selle instrumendi peaeesmärgiks on mõõta vesiniku või jää ja vee hulka Marsi pinna lähedal.
Marsi-laskumise kaamera (MARDI).
Marsi-laskumise kaamera ülesandeks oli jäädvustada kulguri laskumine Marsi pinnale. Pildistamine algas 3,7 km ja lõppes umbes 5 m kaugusel Marsi pinnast. Kaameras saab hoida üle 4000 toorpildi, mida kasutati maandumisala ja ümbritsevate piirkondade algseks kaardistamiseks.
Robotkäsi.
Kulguril on 2,1 m pikk käsi koos ristikujulise torniga, mille külge on kinnitatud 5 instrumenti: alfaosakeste röntgenspektromeeter, robotkäe kaamera, lööktrell, tolmueemaldustööriist ja süsteem proovide kogumiseks. Käe kaal on 30 kg ja koos instrumentidega loetakse selle läbimõõduks 60 cm. Trelliga saab puurida augu, mille läbimõõt on 1,6 cm ja sügavus 5 cm. Kulguri kolme liigesega käe saab sõidu ajaks kokku lükata ning vajadusel jälle välja sirutada.