Mars rover Curiosity er magt-sulten, narkoleptisk og ensom - men det er lige hvad det kræver at udforske solsystemet som en klippestjerne. I dag er roveren en medie-skat. Som enhver menneskelig berømthed tager nysgerrighed hyppige selfies, har en musikvideo og en parodi-Twitter-konto og er udødeliggjort som en LEGO-figur. Den berømte robot har endda en urolig fortid.
Relateret indhold
- Curiosity Rover blev lige en år gammel mars
- Curiosity's High-Definition-perspektiv af dens nedstigning til Mars
Tilbage i 2008 blev nysgerrighed - teknisk kaldet Mars Science Laboratory eller MSL - stærkt hånet for at komme bag planen og gå over budgettet. Missionen blev oprindeligt kastet til NASA som et rumfartøj på 1, 6 milliarder dollars, og det var meningen, at det skulle lanceres i 2009. Men en række tekniske hindringer fik lanceringsplanen til at glide til 2011 og koster ballon til 2, 5 milliarder dollars. Ifølge Rob Manning, missionens chefingeniør, kan unge nysgerrigheds problemer spores tilbage til dets mest berømte træk: landingssystemet med himmelkran.
Himmelkranen var som en jetpack, der sænkede roveren til Marsoverfladen ved tethers. Det var kun en del i en fase af missionen kaldet indrejse, nedstigning og landing (EDL). For ingeniørerne på NASA blev EDL-fasen også kaldet de syv minutter af terror, for når først den startede, var alt automatiseret, og der var intet for teamet at gøre, men spiste jordnødder og krydse fingrene.
Himmelkranen var en helt ny måde at lande rumfartøjer på Mars, udviklet til at imødekomme et-ton Curiosity rover. Fordi det var så nyt, og fordi landing på Mars altid er en udfordring, blev design og fejlfinding af EDL-systemerne en enorm del af det overordnede missionsdesign, en, der overskyggede resten af roverens behov, siger Manning i sin nye bog Mars Rover Curiosity, udgivet af Smithsonian Books.
Mars Rover Curiosity: En indvendig konto fra Curiosity's Chief Engineer
Førstehåndsberetningen om forsøg og prøvelser af ingeniørarbejde, et af de mest komplekse rumteknologier, Mars Rover Curiosity, af dens chefingeniør Rob Manning.
Købe”Jeg tror, at MSLs lyse og skinnende nye EDL-system ... faktisk distraherede os alle lidt væk fra grundlæggende elementer i at opbygge en helt ny og radikalt anderledes rover, ” siger han. Sammen med den bedst sælgende forfatter William L. Simon fortæller Manning nysgerrighedens højder og nedture i bogen og tilbyder et kig inden for sindet hos NASA og arbejdere i den private sektor, der måtte kæmpe for at sende denne nu verdensberømte mission til Mars.
F.eks. Betød fokus på himmelkranen og andet EDL-udstyr, at holdet brugte mindre tid på at overveje Curiositys strømkilde. De to foregående rovere, tvillingerne Spirit og Opportunity, var solcelledrevet. Kunsten var, at matriserne kunne generere omkring 110 watt, men hver rover havde brug for 1500 watt for at være fuldt operationel. Ifølge Manning var løsningen at gøre roverne narkoleptiske - de ville være vågne i kun et par timer af hver Marsdag og trække strøm fra et indbygget batteri til at køre eller køre eksperimenter. Så tog de en lur og vågner op igen for at gøre mere arbejde. ”En dag i en rover er lidt mere som en gammel hund end en racerbiler, ” skriver Manning.
Mens Curiosity var udstyret med en atomkraftkilde i stedet for solpaneler, var det også en meget større maskine med 11 komplekse videnskabsinstrumenter og kameraer. Ud over strøm til generelle operationer skulle disse instrumenter opvarmes for at fungere ordentligt på frigide Mars. Cirka et år før lanceringsdatoen i 2009, da detaljer om nogle af de videnskabelige instrumenter kom ind, indså teamet, at selv med strømnap var Curiosity's batteri for lille til opgaven. Brug af et større batteri uden at finde andre steder at trimme ville gøre roveren for tung til at lande.
Problemer, der blev stablet derfra, herunder bekymringer om, at vinden sprænger stenprøver væk, før de kunne analyseres, og tegn på, at frigørelse af rover fra himmelkranens tethers ville kortslutte et vigtigt kommunikationsforbindelse under landing. Forsinkelser med at sende færdig hardware til at samle rumfartøjet betød, at NASA var nødt til at ringe op og meddele, at de ville gå glip af lanceringsvinduet i 2009.
”Når din rover går glip af det vindue ... koster omkostningerne automatisk, og det er kun for teamets 'taxamåler', der skal vente længere på at komme af banen, ” siger Manning. Sølvforet var, at den ekstra tid gjorde det muligt for teamet at træne kinks - fikse kredsløbene, arbejde i et større batteri - og starte med succes den 26. november 2011.
En JPL-ingeniør tjekker robotarmens bevægelser på en testversion af Curiosity rover. (NASA / JPL-Caltech) 
En grafik viser de flere trin, som nysgerrighed måtte tage for at lande sikkert på Mars. (NASA / JPL-Caltech) 
JPL-ingeniører fejrer øjeblikke efter at have bekræftet, at Curiosity landede sikkert på Mars. (NASA / JPL-Caltech) 
En stenet udstråling afslører afrundede sten, der er forvitret ud af sedimentær klippe, et tegn på, at denne del af Mars engang indeholdt en strømmende strøm. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Den første prøve af pulveriseret sten blev leveret til roverens ombord kemiske laboratorium i februar 2013. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Chemistry and Mineralogy (CheMin) -eksperimentet på Curiosity rover tog sin første røntgenstråle af en jordprøve i oktober 2012. Resultaterne viste kemiske signaturer af mineraler, der antyder, at Marsskidt er meget lig med vulkansk jord på Hawaii. (NASA / JPL-Caltech / Ames) 
Curiosity tog et billede af sit venstre forhjul i november 2013 og afslørede skrammer, buler og endda punkteringer på grund af rullende tværs over skarpe klipper. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Endelig blev nysgerrigheden boret ind i basen på Mount Sharp i september for at samle prøver til analyse. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) Siden sin prisværdige landing i august 2012 har Curiosity sendt enorme mængder data tilbage, fra højopløsningsbilleder af Mars og dens måner til de første klare tegn på, at drikkeligt vand, der er i stand til at understøtte liv, engang flydede på planetens overflade. Lidt over et år ind i missionen har rover nu nået sit hovedmål, basen på et Marsbjerge med kaldenavnet Mount Sharp. Lag med udsat sediment kunne fortælle forskere mere om Mars 'tilsyneladende beboelige fortid og kan endda indeholde bevarede spor af det primitive liv.
”Vi var alle helt uslebne, da det allerførste borehul afslørede et sted på Mars, der var beboelig for milliarder af år siden, ” siger Manning. ”Hvad vi har her, er et sted, som ikke kun kunne have støttet livet, men det kunne, hvis vi fortsat kigger, være et sted, der kemisk lagrede disse poster. Det var det, der fik os til at prioritere højt på bakken. ”
Vejturen har ikke været uden dens snags, og blandt dem er det uventede slid på Curiosity's hjul. Da hjulene blev designet, var den største bekymring for, at en alt for tung rover ville sætte sig fast i sandet - en skæbne, der stavede slutningen for rover Spirit i 2010. Så teamet fik Curiositys seks store hjul til at fungere som flydeenheder, siger Manning. Hvert brede, dunebuggy-esque hjul blev udhulet fra en blok letvægts aluminium.
Hvad holdet ikke vidste er, at roveren skulle køre over vindskulpturerede klipper indlejret i ler, der fungerer som en seng af søm. Disse knivskarpe klipper begyndte at rive hjulene op, og Manning forventer, at en metalskærm en dag kunne rive ned i roverens indre kabling, og krøblet missionen. Indtil da, ”vi er nødt til at vælge vores sti omhyggeligt, ” siger Manning. ”Vi overvejer også softwareændringer, der ville minimere skaden ved at sikre, at hjulene fremskynder en smule, når hjulet klatrer over en klippe. Dette reducerer slidet. ”
Uoverensstemmelsen viser, hvordan hver Mars-mission kan bygge videre på den næste kapacitet, en proces, som Manning fremhæver i bogen, når han beskriver lektioner fra rumfartøjer, der går tilbage til Vikingelanderne i 1970'erne. Han bruger allerede nogle af Curiositys erfaringer til god brug i design til den næste Mars-rover, der er planlagt til lancering i 2020, og i et system til landing af mennesker på Mars med en oppustelig disk og en næste generations faldskærm.
Manning tilføjer, at nysgerrighed og dens Martian-slægtning giver ingeniører mulighed for at udvikle teknologier, såsom autonom køresoftware, som sandsynligvis vil være afgørende for fremtidige rovere, der kører mod endnu mere fjerntliggende lokaliteter, såsom de iskaldte måner fra Jupiter og Saturn. ”At gå til de ydre planeter eller til måner som Europa, Ganymede og Enceladus - i alle tilfælde har du brug for et køretøj, der har smarts til autonomi, ” siger Rob Manning, i øjeblikket Mars Engineering Manager for NASAs Jet Propulsion Laboratory. ”Vi joysticker det ikke som en fjernstyret bil. Vi fortæller det, hvor vi gerne vil have, at det skal hen, og dets opgave er at finde ud af, hvordan man kommer dertil. ”
Men mere end de tekniske afsløringer, mener Manning historien om nysgerrighed er vigtig for menneskeheden på et langt mere grundlæggende, næsten eksistentielt niveau. ”Jeg tror, budskabet er, at selv om MSL var et stort budget NASA-mission (i det mindste stort efter nutidens standarder), er det ikke bygget af abstrakte ingeniører og forskere, der arbejder i ansigtsløse institutioner, ” siger Manning. ”I stedet er det bygget af en flok mennesker. Mennesker lige så menneskelige, lige så fallible og lige så intelligente som de fleste mennesker, du kender. ... Dette er i sidste ende en menneskelig bestræbelse, og vi er heldige som en del af det. ”
