Tutvuge Mars 2020 -ga, NASA ränduriga Marsilt elu leidmiseks

'Fast Company' külastab reaktiivmootorite labori puhast ruumi, et vaadata järgmise põlvkonna Marsi rändurit, mis hakkab jahtima elujälgi 3,5 miljardi aasta vanuses jõe deltas ja sillutab veelgi teed inimeste uurimiseks.

Tutvuge Mars 2020 -ga, NASA ränduriga Marsilt elu leidmiseks

See näeb välja nagu televiisorituba Willy Wonka ja šokolaadivabrik - puutumatu kamber, kus valgetes ülikondades ja maskides inimesed sebivad tehnoloogilise võluri kogu üle.

Kuid kaamera asemel, mis muudab nutikad lapsed miniatuurideks, on keskmes NASA uus Rover 2020. aasta märtsis , mille agentuuri eesmärk on sel suvel Punasele planeedile juurutada. Kuigi see on vähem füüsikat trotsiv kui Wonkavision, on see siiski sama maagiline, ühel suurel põhjusel: see on missioon, mis võib lõpuks vastata sellele, kas elu Marsil kunagi eksisteeris.

Meedia liikmed intervjueerivad Mars 2020 missiooni ehitajaid. Pilt tehti puhtas ruumis 27. detsembril 2019. [Foto: NASA/JPL-Caltech]

2019i viimastel päevadel pakkus Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californias asuv missioon, mis haldab missiooni, ajakirjanikele haruldast juurdepääsu High Bay 1-le, koobasesse. otseülekandena puhas ruum, kus insenerid on ehitanud roverit Mars 2020 koos laskumis- ja kruiisisüsteemidega, mis juhivad tema seitsme kuu pikkust teekonda Marsile. Ruumi rangelt kontrollitud temperatuur, niiskus ja tööprotseduurid minimeerivad õhus levivat tolmu, osakesi ja bioloogilist saastumist, mis võivad häirida elektroonikat ja Marsi katseid. Juurdepääs nõuab täpset režiimi.

Enne väikestesse rühmadesse tuppa sisenemist paneme me jänkuülikonnad-moeprobleemidega valged polüestrist kombinesoonid, papud ja kapuutsid koos kirurgiliste maskide ja varrukate külge kinnitatud latekskinnastega-enne kui jätkame õhulukust, kus tugev õhupuhumine eemaldab täiendava mikroskoopiline praht. Lubatud on meik, parfüümid, vill, räsitud servadega riided või riidest kaamerarihmad ning tehnikud määrivad enne sisenemist kaamerad ja mobiiltelefonid alkoholiga maha. JPL -i töötajad on piiratud ainult lõhnatu šampooniga, ühte tüüpi deodorandiga ja enne sisenemist pole dušši. Isegi puhta toa maskott, alati vapustav High Bay Bob, mannekeen, mis modelleerib erkrohelisi jõuluteemalisi päikeseprille, kannab jänkuülikonda.

High Bay Bob [Foto: Susan Karlin]

Marsi roveri puhtana hoidmine on tunnistatud missiooni kõige ainulaadsemaks väljakutseks. Astrobioloogiale keskendumise tõttu on JPL võtnud äärmuslikumaid saastest puhastamise meetmeid kui eelkäijad Sojourner, Spirit, Opportunity ja Curiosity.

Me ei taha Marsile jõuda ja tagasipöörduvast proovist teada saada: „Hei, selles on mu juuksed sees,” ütleb David Gruel, Mars 2020 kokkupaneku-, katse- ja starditoimingute juht. Kõik reeglid selle kohta, mida te ei saa teha või põrandale tuua, on selle missiooni teaduse kaitsmine.

Elu ehitusplokkidest kaugemale

Mars 2020 - mida JPL hakkas ette valmistama 2011. aastal, aasta enne seda, kui Curiosity jõudis suure kärata - on esimene Marsi sond, mis otsis tõendeid mineviku mikroobide elust. See uurib, analüüsib ja kogub kivimite ja pinnase proove piirkondadest, mida kunagi peeti elamiskõlblikuks, ning paneb need suletud steriilsetesse toruvahenditesse kõrvale, et neid tulevikus 2026. aastal Maale tagasi saata. Missioon on esimene samm objektiivse eesmärgi poole, mida JPL hakkas arutama 1980ndatel ja millest sai lõpuks Marsi proovide tagastamise kampaania .

Viimaste missioonide rändurid on püüdnud mõista, kas Mars oli elamiskõlblik keskkond ja sellel on elu alustalad, ütleb JPL -i direktor Michael Watkins. Ja oleme veendunud, et see on nii.

Kui need proovid on läbi viidud Maa keerukamatest laboritest, pakuvad nad vastust mõnele pakilisele küsimusele: kas seal võis elu tekkida, kas seal tekkis elu ja kui mitte, siis miks mitte? Watkins ütleb.

2,5 miljardi dollari suuruses projektis katsetatakse ka tehnoloogiaid, mis lahendavad väljakutseid, mis seisavad silmitsi inimeste uurimise pikemaajalise eesmärgiga. Nende hulka kuuluvad instrumendid, mis parandavad maandumist, toodavad planeedi süsinikdioksiidirikkast atmosfäärist hapnikku, määravad geoloogia ja maa-aluse vee ning kaardistavad ilmastikuolud, tolmu ja muud keskkonnatingimused. Seal on isegi väike päikeseenergial töötav helikopter, mis on kavandatud lendama Marsi vähendatud raskusastmes ja atmosfääris.

NASA määrab sel kevadel Mars 2020 ametliku nime, mis valitakse enam kui 9 miljoni avaliku esildise hulgast. Rover käivitub Floridas Canaverali neemelt juuli/augusti akna ajal, et maanduda 8. veebruaril 2021 Marsi Jezero kraatrile, iidsele järvepõhjale, millel on suur potentsiaal elu varjamiseks. Missioon kestab vähemalt ühe Marsi aasta (umbes 687 Maa päeva) ja hõlmab kuni 12 miili.

Enneolematud väljakutsed

Kuigi tahkete osakeste saastumine on üks hirmutav väljakutse, on ülitundliku elektroonika kaitsmine teine. Tagasi puhtas ruumis hoiavad sissetõmmatavad rihmatõkked ajakirjanikke mehaanikast tagasihoidlikul kaugusel, et vältida juhuslikku elektrostaatilist laengut (ESD).

Inimkeha koosneb nii suurest veest ja sellel on võime juhtida elektrit, ütleb James Sean Howard, Mars 2020 kokkupaneku- ja testkäivitusoperatsioonide riistvara kvaliteedi tagamise juht. Šokk üle vaiba kõndimise ja uksepiida puudutamise on umbes 20 000 volti. Mõnda neist kiiretest elektroonikatest saate kahjustada vaid viie voltiga. Seega vähendame seda riski elektrostaatilise tühjenemise juhtimisega.

Kas seal võis elu tekkida, kas seal tekkis elu ja kui mitte, siis miks mitte?

Michael Watkins

See saavutatakse riistvara ümbritsemisega õhuionisaatoritega, mis neutraliseerivad staatilist elektrit, pumbates õhku positiivselt ja negatiivselt laetud ioone. Puhas ruumis hoitakse ka niiskuse taset üle 30%, muutes õhu juhtivamaks, nii et see suudab absorbeerida ja jaotada liigsed laengud. Kui insenerid töötavad mehaanika kallal, ühendavad nad pikendatavad randmepaelad maapinnaga - juhtmega, mis tagastab sädemete vältimiseks maale elektrit. Jänkuülikonnad sisaldavad ka pisikeste süsinikuga täidetud juhtivate hõõgniitide võrgustiku mustreid, et välistada riietelt staatilised väljad. Pärast valmimist kaitsevad Faraday puurid ja ESD nõelad - roveri välispinnal olevad metallist naastud, mis leevendavad neid tüütuid elektrostaatilisi laenguid - oma elektroonikat Marsil.

Teine oluline takistus on instrumentide ja liikuvate osade keerukus, millest paljud avanevad pärast maandumist roverist. Sõiduk kasutab üle 30 ajami või süsteemi, mis juhivad liikuvaid osi. Kõigil neil mehhanismidel, käigukastidel ja mootoritel on sadu väikeseid tükke, mis kõik tuleb projekteerida, analüüsida, kokku panna ja katsetada, ütleb Mars 2020 projektijuhi asetäitja Matt Wallace. Neid on raske ülimalt usaldusväärseks muuta. Ja muidugi pole võimalust neid Marsil parandada.

NASA Marsi roveri insenerimudel teeb jälgi sõidueksami ajal Mars Yardis-piirkonnas, mis simuleerib Marsi-sarnaseid tingimusi NASA reaktiivmootorite laboratooriumis Pasadenas, Californias. [Foto: NASA/JPL-Caltech]

Saasteainete hoidmine vahemälu koostamissüsteemist, mis asetab ja sulgeb mulla proovid torudesse, oli eriti keeruline ja otsustav, arvestades selle keerukust ja kokkupuudet proovidega. Roveri esikolmikul on Šveitsi kellalaadne mehhanism, mis võtab proovi robotkäe küljest, hindab seda ja sulgeb selle hermeetiliselt proovitorusse ja ümbrisesse, et see Marsi pinnale asetada, ütleb Mars 2020 Zach Ousnamer. monteerimis-, testimis- ja käivitamistoimingud roveri sõiduki integreerimine ja testimisinsener. Konkreetse riistvara puudutamiseks oli vaja teist komplekti steriilseid kindaid.

Kui oleme Marsil, aktsepteerime puurimiskohtade vahelise ristsaastumise mõningaid aspekte, lisab Mars 2020 juhtivate lennusüsteemide insener Jessica Samuels. Kuid kõige olulisem asi, mille pärast me muretseme, on Maa saasteainete puudumine.

Curiosity taga oleva tehnoloogia edendamine

Mars 2020 rover kasutab suurt osa Uudishimu konfiguratsiooni ja maandumissüsteemi, edendades samal ajal oma teadust. Uus rover on Curiosityst pisut suurem, 10 jalga pikk (ei sisalda 9-jalast kokkupandavat robotkätt), 9 jalga lai, 7 jalga pikk ja 2314 naela ning on sarnaselt varustatud tuuma-, aku- ja päikeseenergia kombinatsioonidega . Selle kuuel alumiiniumveljel on tugevam disain ja kate, mis hoiab ära uudishimu kimbutanud mõlgid, augud ja purunenud turvised. Seekord puuduvad selle turvised tähed kahjuks JPL on kirjas morsekoodis , rattamärkide jultunud kasutamine kauguse visuaalseks mõõtmiseks, mis kuulujuttude järgi on NASA mõningaid sulgi JPL -i reklaamimiseks sassi ajanud.

Mars 2020 sisenemis-, laskumis- ja maandumissüsteem kordab Curiosity küünte hammustamist, mis on kuulus oma sõnastuses 7 minutit terrorit video. Rover sõidab Marsile kaitsva aerosooli sees, mis koosneb ülemisest kestast ja alumisest kuumakilbist. Ümmargune laskumislava, kus on kaheksa retroraketti, kinnitatakse roveri külge nagu reaktiivrepp, mis lõpuks selle maapinnale langetab. Mõni minut enne maandumist aeglustab ülemise kesta kohal olev langevari veesõiduki laskumist, kuni kuumakilpi pole enam vaja ja see hüppab välja. Sel hetkel eraldub laskumisetapp ülemisest kestast, tulistades retrorakette pinna poole, et aeglustada selle laskumist, enne kui rover õrnalt pinnale langetatakse. Seejärel eraldub laskumisetapp roverist, lendab maha ja kukub mujale.

Seekord võimaldab käputäis uusi pardatehnoloogiaid kontrollitumalt manööverdada laskumisel, täpset maandumist ja andmete kogumist tulevaste missioonide jaoks. Veesõiduk sisaldab ka kaamerate ja mikrofonide komplekti maandumise esimese inimese vaadete ja helide jaoks. Andmeandurid mõõdavad ülemise kesta ja alumise kuumakilbi temperatuuri. Üks navigatsioonisüsteem juhib laskumist, ajastades langevarju kasutuselevõtmist kosmoseaparaadi asukohaga maandumise sihtmärgi suhtes. Teine aitab maandumist, märkides laskumisel ohtlikku maastikku, võrreldes läheneva pinna värskeid pilte Marsi pinna eellaaditud kaardiga.

Kui pinnale jõuab, algab roveri töö

Pinnale jõudnud seitse instrumenti, mis on kogutud 58 ettepanekust kogu maailmas, sealhulgas Prantsuse, Hispaania ja Norra meeskondade kaastööd, viivad läbi kulguri asukoha geoloogilisi hindamisi, et otsida märke iidsest Marsi elust ja sillutada teed inimeste võimalikule uurimisele.

kus ma saan arutelu vaadata

Kuigi Curiosity uuris ja kinnitas, et Marsil on mikroskoopiliste eluvormide toetamiseks õiged keskkonnatingimused, otsib Mars 2020 tõendeid biosignatuuride - keemiliste ja molekulaarsete fossiilide - kujul, mis annavad teadusliku kinnituse eelmise elu kohta. Jezero kraater oli enam kui 3,5 miljardit aastat tagasi järve ja jõe delta ala ning vees tekkinud kivimid võivad säilitada tõendeid elu keemiliste ehitusplokkide kohta.

Otsime kemikaalide jälgi, osi miljardi kohta, vaid väga nõrku allkirju. . . miljardite aastate eest Marsil, ütleb Wallace.

Rover kannab proovide kogumiseks külvikut ja instrumente proovide analüüsimiseks ja säilitamiseks 43 katseklaasi suuruses mahutis, mille ta jätab Marsi pinnale hilisemaks hankimiseks. See nõuab eraldi missiooni, sest maandumissüsteem ei suuda proovide Marsilt tõstmiseks kohale toimetada nii roverit kui ka tõususõidukit.

Elu otsivad instrumendid hõlmavad täiustatud kaamerasüsteeme, mis on võimelised panoraam- ja stereoskoopilist pildistamist ja mineraalide analüüsi, radarit maapealseks uurimiseks ning spektromeetreid mineraloogia ja orgaaniliste ühendite määramiseks. Erinevalt Curiosityst pildistavad Mars 2020 kaamerad värve, et võimaldada pildispektroskoopiat, mis võimaldab määrata proovide keemilist koostist.

[Pilt: NASA]

Teadlased ei otsi mitte niivõrd mikroorganismide fragmente kui keemiliste jääkide sõrmejälgede kogumit. Spektromeeter nimega SHERLOC-lühike lühend elu- ja keskkonnamõjude skaneerimiseks koos Raman & Luminescence-ga orgaaniliste ja kemikaalide jaoks-särab pinnale 100-mikronilise ultraviolettlaseri, et saada selle komponentide spektraalsed allkirjad. See võib aidata määrata mineraalide koostist, orgaaniliste molekulide tüüpi ja keemiat, näiteks nitraatide või kloraatide olemasolu. Kõik see kokku räägib keemilise loo, et seal on tõesti suur tõenäosus, et seal on biosignatuur ja me peaksime selle proovi tagasi tooma, ütleb SHERLOCi peamine uurija Luther Beegle.

Mars 2020 eesmärk on aidata tulevasi robot- ja inimmissioone, katsetades, kuidas teatud tehnoloogiatel Marsi keskkonnas läheb. Pardal olev ilmajaam mõõdab temperatuuri, rõhku ja tolmu suurust ja kuju, et paremini mõista Marsi atmosfääri tihedust ja tuuli. Samuti demonstreeritakse hapniku tootmist Marsi atmosfääri süsinikdioksiidist, mida inimmissioonid vajavad hingamiseks ja raketikütuseks. Ja see proovib 90-sekundilisi katselende ja aerofotograafiat väikese helikopteriga, mis on seotud roveri kõhuga. Kui see õnnestub, on see esimene lennuk, mis lendab teisel planeedil.

Kuigi tehnoloogiad, mis viivad meid inimeste uurimisele lähemale, on muljetavaldavad, on veelgi põnevam mõelda, et oleme aastakümnete pikkuse eesmärgi künnisel.

Loodame vastata põhiküsimusele, kas elu oleks võinud areneda mujal kui Maa, ütleb Wallace. Oleme selle küsimusega jõudnud ukse ette ja on aeg uksest sisse astuda.