Mars Bilim Laboratuvarı

Mars Bilim Laboratuvarı (İng. Mars Science Laboratory, kısaca MSL), NASA'nın Curiosity isimli keşif robotunu Mars'a indirmek amacıyla fırlatılan robotik uzay sondası görevi. 26 Kasım 2011'de fırlatılan robot Mars'ta Sharp dağı yakınındaki Gale kraterine 6 Ağustos 2012 tarihinde iniş yapmıştır. Robot Mars'a daha önceki denemelerden farklı bir şekilde iniş yaptı ve Mars'ın yüzeyini incelemeye başladı.
Curiosity, Mars'a daha önce gönderilen Spirit ve Opportunity robotlarından beş kat daha büyük ve on kat daha fazla bilimsel ekipman taşıyabiliyor. Atlas V 541 roketi ile fırlatıldı ve Mars'a indikten sonra 520 km alanda en az 687 dünya günü (1 Mars yılı) keşif yapacak.
Mars Bilim Laboratuvarı Mars'ın uzun bir süre robotlarla incelenmesi için başlatılan Mars keşif programının bir parçası. Proje daha sonra Jet Propulsion Laboratory tarafından yönetilmeye başlandı. Mars Bilim Laboratuvarı projesinin bütçesi yaklaşık 2.5 milyar dolardır.
Tarihçe
Nisan 2004'te, NASA "Fırsat Anonsu" adı altında Mars Bilim Laboratuvarı'nda kullanılabilecek bilimsel ekipmanlarla ilgili bir duyuru yaptı. 2004'ün sonunda Aerojet bu laboratuvarı Mars yüzeyine gönderebilmek için yeni roket motorunun denemesini yaptı. Testte kullanılan roket motoru ilk olarak 1973 yılında Viking programında kullanılmak üzere tasarlanmıştı. JPL'ye teknoloji desteği verme amaçlı bu testler 2005'e kadar devam etti. Tek yakıt kaynaklı bu motorun en büyük özelliği itiş gücündeki artıştı. 14 Aralık 2004'te NASA aracın geliştirilmesi için sunulan sekiz teklifi seçip değerlendirmeye başladı.
Hedefler
MSL uzay yolculuğunun dört bilimsel hedefi vardır:
Mars'ın geçmişte hayatı destekleyen bir ortam olup olmadığını anlamak
Mars iklimini incelemek
Mars'ın yapısını incelemek
İnsanlı bir uçuş için bilgi toplamak
Bu hedeflere ulaşmak için MSL'in altı ana bilimsel hedefler:
Mars yüzeyinin ve yüzeye yakın jeolojik malzemelerin mineralojik bileşimini tespit etmek,
Hayatın yapı taşlarını keşfetmeye teşebbüs etmek,
Kayaların ve toprağını oluşum ve değişim sürecini yorumlamak,
Uzun süreli (milyarlarca yıl) Mars atmosferi oluşumunu anlamak,
Su ve karbon dioksitin şimdiki durumu, dağılımı ve döngüsünü kavramak,
Geniş spektrumlu yüzey radyasyonları galaktik kozmik radyasyon, kozmik radyasyon, Güneş proton olayı ve ikincil nötronlar dahil anlamak.
Bu keşfin bir parçası olarak ilk defa bir uzay aracının içindeki radyasyon, Mars yolculuğuna başlar başlamaz ölçümeye başladı. Bu veriler bundan sonrası için planlanan Mars yolculuklarına yarayacak.
Özellikler
Uzay aracı
Uzay aracı uçuş sistemi, fırlatma sırasında Dünya-Mars yakıtlı seyir aşaması (539 kg), giriş-alçalış-iniş (EDL) sistemi (390 kg iniş sevk maddesi dahil, 2.401 kg) ve entegre bir alet paketine sahip 899 kg'lık bir mobil keşif aracından oluşan, toplamda 3.893 kg'lık bir ağırlığa sahipti.
Keşif aracı
Curiosity adlı keşif aracının ağırlığı Mars'a inişe geçtiğinde sadece 900 kg olup bunun 80 kg'ı bilimsel aletlerdir.
Boyutları: Keşif aracı 3 m uzunluğunda olup 11⁄2 m uzunluğunda ve 6,8 kg bilimsel aletleriyle birlikte 174 kg ağırlığında olup Mars Exploration Roverlerden çok daha büyüktür.
Sürat: Yüzeye inince Curiosity, 75 cm yüksekliğine kadar olan engelleri aşabilecek yapıdadır. Erişebileceği en yüksek sürat, otomatik navigasyonda takriben saatte 90 m'dir (25 cm/s); ortalama süratin güç seviyesi, arazi zorluğu, kayma ve görüş uzaklığı gibi parametreleri de göz önünde bulundurarak saatte 30 m olması beklenmektedir. MBL'nın bir Mars yılı sürmesi planlanan yolculuğu sırasında en az 19 km yol kat edeceği sanılıyor.
Güç kaynağı: Curiosity, enerji kaynağı olarak 1976'da başarılı olmuş Viking 1 ve Viking 2 Mars iniş araçları gibi bir adet radyoizotop termoelektrik üreteci (RTJ) kullanmaktadır.
Radyoizotop güç sistemleri (RGSleri), bozunmayan (İng. non-fissile) plutonyum 238'in tabii radyoaktif bozunumundan elektrik üreten jeneratörlerdir. İzotobun tabii bozunumdan ortaya çıkan ısı elektriğe dönüştürülerek bütün saat ve mevsimlerde sabit güç sağlar. Artık ısı borular yardımıyla sistemleri ısıtmak için kullanılır. Bu şekilde elektrik güç ortaya çıkar ve aracın kendisi ve aletlerini çalıştırır. Curiosity's RTG is fueled by 4.8 kg of plutonium-238 dioxide supplied by the U. S. Department of Energy, packed in 32 pellets each about the size of a marshmallow.
Curiositynin güç jeneratörleri, Boeing'in ürettiği en yeni RTJlerdir ve "Çoklu-Yolculuk Radyoizotop Termoelektrik Jeneratör" veya kısaca ÇYRTJ (İng. Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator, MMRTG) adı verilmektedir. Klasik RTJ teknolojisine dayanan güç kaynağı, daha uyumlu ve kompakt teknolojik adımdır ve yolculuğun başında 2000 watt termal enerji, yolculuk boyunca 125 watt elektrik güç üretebilecek yapıdadır. ÇYRTJ, plutonyum yakıtı azaldıkça daha az güç üretir. 14 yıllık çalışma süresi sonunda ürettiği güç 100 watt'tır. MBL, günde 2,5 kilowatt saatlık enerji üretir. Bu da günde 0,6 kWh üreten Mars Exploration Roverlerden çok daha fazladır.
Isı red sistemi: Curiositynin inişe geçebileceği muhtemel alanlarda sıcaklık -127 ila +30 C arasında olabilir. Bu yüzden ısı red sistemi (IRS; İng. heat rejection system (HRS)), MBL'nın bünyesinde bulunan ve hassas sistemleri optimal sıcaklıkta tutmaya yarayan, 60 m uzunluğunda olup içinden sıvı pompalanan bir boru sistemine sahiptir. Dahili parçaları ısıtmak için kullanılan bir başka metot da aracın içinde diğer üniteler ve ÇYRTJ biriminden ortaya çıkan artık ısıyı kullanmaktır. IRS'nin bir başka özelliği de gerektiğinde üniteleri soğutmaktır.
Bilgisayarlar: "Rover Compute Element" (RCE) olarak adlandırılan iki özdeş yerleşik keşif aracı bilgisayarı mevcuttur. Bilgisayarların önemli bir kapanma sebebini önlemek için başka uzay araçlarında da olduğu gibi yapımında uzayın aşırı ışımasına dayanıklı bellek kullanılmıştır. Her bilgisayarın belleği 256 KB EEPROM, 256 MB DRAM ve 2 GB flash memory vardır. 3 MB EEPROM, 128 MB DRAM ve 256 MB flash belleği olan Mars Exploration Rover'lerden daha güçlüdür.
KİB bilgisayarları, Mars Exploration Rover'lerin kullandığı RAD6000 merkezi işlem biriminin gelişmişi RAD750 MİB'yi (CPU) kullanmaktadır. RAD750 MİB'si 400 milyon işlem/s'ye kadar hesaplayabilirken RAD6000 MİB'si ancak 35 MİPS'e erişir. İki yerleşik bilgisayardan biri yedekte olup ana bilgisayar arızalandığında kontrolü devralır.
Atalet Ölçüm Birimi (IMU) ile sağlanan üç eksenli konum bilgisi, keşif aracının navigasyonunda kullanılır. Keşif aracının bilgisayarları, dahili sıcaklığı ayarlamak gibi işlemlerle kendini devamlı denetleyerek aracın kullanılmaya hazır durumda kalmasını sağlar. Resim çekmek, hareket etmek ve aletleri kullanmak gibi işlemler, uçuş ekibince ona yollanan bir komut dizisi şeklinde uygulamaya konur.
Haberleşme:''' Curiositynin iki haberleşme imkanı vardır: Dünya ile doğrudan haberleşebilen bir X bandı verici-alıcısı ve Mars etrafında dönen uzay araçlarıyla (orbiter) haberleşmek için Mars UHF Electra-Lite software-tanımlı radyo. Yörüngedeki uzay araçlarıyla haberleşme, yörünge araçlarının daha güçlü ve büyük antenlerinden dolayı keşif aracının muhtemel ana haberleşme yolu olarak görülmektedir.
İnişe geçerken telemetri Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter ve ESA'nın Mars Express uydularınca izlenecek. Odyssey, UHF frekanslarında Dünya'ya gerçek zamanlı telemetri yapabilecek kapasitededir ve bu yayın 13.46 dakika sürer.
Hareketlilik sistemleri: () Önceki keşif araçlarında olduğu gibi (Mars Exploration Roverleri, Mars Pathfinder) Curiosity''nin altı tekerleği, bir kamyon-askı sistemiyle araca bağlanmıştır. Diğer keşif araçlarının hilafına amortisör sistemi, bu sefer inişe geçme takımı olarak da kullanıldı. Curiosity'nin tekerlerleri, önceden Marsa inen iki robot çeşitinden önemli ölçüde daha büyüktür. Her tekerleğin sırtı (profili) trıksiyonu sağlayacak şekildedir. Ancak Marsın kumla yüzeyinde izler bırakırlar. Bu izler, keşif aracının kameraları tarafından gidilmiş yolun uzunluğunu tahmin etmede kullanılır. İz, "JPL" için Mors kodudur ( -- -).
Modüller
Seyir Aşaması Modülü
Dört metre çapında 400 kg ağırlığındaki bu modül, Mars Bilim Laboratuvarı'nın Dünya'dan Mars'a uçuşu sırasında yönetilmesi sağlanıyor. Seyir aşaması modülünde ayrıca iletişim ve sıcaklık ayarlayıcı ve sürücüler var. MSL'in Mars atmosferi'ne girişi sırasında
Merak'ı Mars'a taşıyacak diğer modüller ile iletişimin gerçekleştirilmesini sağlamak da bu modülün başlıca görevleri arasında. MSL'in uzaydaki seri sırasında tam olarak hangi konumda bulunduğunun tespit edilmesini sağlayar yılduz algılayıcı ve iki güneş algılayıcı bulunuyor.
Kapsül modülü
Lockheed Martin tarafından üretilen 731 kg'lik kapsül modülü Merak'ı İniş aşaması modülü ile Mars atmosfer'ine girerken olası tehlikelerden koruyacak. Mars'taki Gale kraterine inerken erişilecek olan yüksek hızı frenlemek için üst bölümünde paraşüt vardır. Paraşüt açıldığında 16 m çapına 50 m yüksekliğe erişecektir. Kapsülde seyir aşaması modülü gibi Mars atmosferine girdiği zaman küçük manevralar yapacak 8 adet küçük motor ve dengeleyici bulunuyor. Alt bölüm ise Isı kalkanı modülünden oluşuyor.
Videolar