Mars-rover Curiosity er kraft sulten, narkoleptisk og ensom - men det er akkurat det som trengs for å utforske solsystemet som en rockestjerne. I dag er roveren en medie-elskling. Som enhver menneskelig kjendis, tar Curiosity hyppige selfies, har en musikkvideo og en parodi-Twitter-konto og er blitt udødeliggjort som en LEGO-figur. Den berømte roboten har til og med en urolig fortid.
Relatert innhold
- Nysgjerrighetsroveren ble akkurat en marsåring
- Nysgjerrighetens høydefinisjonsperspektiv av sin nedstigning til Mars
Tilbake i 2008 ble nysgjerrigheten - teknisk kalt Mars Science Laboratory, eller MSL - sterkt hånet for å komme bak planen og gå over budsjettet. Oppdraget ble opprinnelig kastet til NASA som et romfartøy på 1, 6 milliarder dollar, og det var meningen at det skulle skytes opp i 2009. Men en rekke tekniske hindringer førte til at lanseringsplanen gled til 2011, og koster ballong til 2, 5 milliarder dollar. I følge Rob Manning, misjonens sjefingeniør, kan unge Curiositys problemer spores tilbake til det mest berømte trekket: landingssystemet for himmelkran.
Himmelkranen var som en jetpack som senket roveren til Marsoverflaten i teter. Det var bare en del i en fase av oppdraget som ble kalt entry, descent and landing (EDL). For ingeniørene på NASA ble EDL-fasen også kalt de syv minuttene med terror, for når den først startet, var alt automatisert og det var ingenting for teamet å gjøre enn å spise peanøtter og krysse fingrene.
Himmelkranen var en helt ny måte å lande romfartøyer på Mars, utviklet for å imøtekomme en-tonns Curiosity-rover. Fordi det var så nytt, og fordi landing på Mars alltid er en utfordring, ble design og feilsøking av EDL-systemene en stor del av den generelle oppdragsdesignen, en som overskygget resten av roverens behov, sier Manning i sin nye bok Mars Rover Curiosity, utgitt av Smithsonian Books.
Mars Rover Curiosity: En intern konto fra Curiosity's Chief Engineer
Den førstehåndsberetningen om forsøkene og prøvelsene med å konstruere et av de mest komplekse romteknologiene, Mars Rover Curiosity, av sjefingeniøren Rob Manning.
Kjøpe"Jeg tror at MSLs lyse og skinnende nye EDL-system ... faktisk distraherte oss alle litt bort fra grunnleggende grunner for å bygge en helt ny og radikalt annerledes rover, " sier han. Sammen med den bestselgende forfatteren William L. Simon, forteller Manning om nysgjerrighetens høydepunkt og nedturer i boken, og tilbyr et blikk i hodet til NASA og arbeidere fra den private sektor som måtte kjempe for å sende dette nå verdensberømte oppdraget til Mars.
For eksempel betydde fokuset på himmelkranen og annet EDL-utstyr at teamet brukte mindre tid på å vurdere Curiositys strømkilde. De to foregående roverne, tvillingene Spirit og Opportunity, var solcelledrevet. Trikset var at matriserne kunne generere omtrent 110 watt, men hver rover trengte 1500 watt for å være i full drift. I følge Manning var løsningen å gjøre roverne narkoleptiske - de ville være våkne i bare noen timer av hver marsdag og hente strøm fra et innebygd batteri for å kjøre eller utføre eksperimenter. Så ville de ta en lur og våkne opp igjen for å gjøre mer arbeid. "En dag i en rover er litt mer som en gammel hund enn en racerbil, " skriver Manning.
Mens Curiosity var utstyrt med en atomkraftkilde i stedet for solcellepaneler, var det også en mye større maskin som bar 11 komplekse vitenskapelige instrumenter og kameraer. I tillegg til strøm til generelle operasjoner, må disse instrumentene varmes opp for å fungere skikkelig på frigide Mars. Omtrent ett år før lanseringsdatoen i 2009, da detaljer om noen av vitenskapens instrumenter kom inn, innså teamet at selv med strømnap, var Curiositys batteri for lite til oppgaven. Å bruke et større batteri uten å finne andre steder å trimme ville gjøre roveren for tung å lande.
Problemer som ble stablet derfra, inkludert bekymringer for at vind blåser bort steinprøver før de kunne analyseres, og tegn på at det å løsrive roveren fra himmelkranens teter ville kortslutte en viktig kommunikasjonsforbindelse under landing. Forsinkelser med å sende inn ferdig maskinvare for å montere romskipet gjorde at NASA måtte ringe og kunngjøre at de ville savne lanseringsvinduet i 2009.
"Når din rover går glipp av det vinduet ... koster kostnadene automatisk, og det er bare for 'taximåleren' til teamet som må vente lenger på å komme seg fra jobben, sier Manning. Sølvfôret var at den ekstra tiden gjorde det mulig for teamet å trene ut knekkene - fikse kretsene, jobbe i et større batteri - og ble lansert med suksess 26. november 2011.
En JPL-ingeniør sjekker robotarmbevegelsene på en testversjon av Curiosity-roveren. (NASA / JPL-Caltech) 
En grafikk viser flere trinn Curiosity måtte ta for å lande trygt på Mars. (NASA / JPL-Caltech) 
JPL-ingeniører feirer øyeblikk etter å ha bekreftet at Curiosity landet trygt på Mars. (NASA / JPL-Caltech) 
Et svaberg avslører avrundede steiner som er forvitret av sedimentær bergart, et tegn på at denne delen av Mars en gang hadde en flytende bekk. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Den første prøven av pulverisert stein ble levert til roverens kjemilaboratorium ombord i februar 2013. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Chemistry and Mineralogy (CheMin) -eksperimentet på Curiosity rover tok sin første røntgen av en jordprøve i oktober 2012. Resultatene viste kjemiske signaturer av mineraler som antyder at Marsskitt er veldig likt vulkansk jordsmonn på Hawaii. (NASA / JPL-Caltech / Ames) 
Nysgjerrighet tok et bilde av venstre hjul foran i november 2013, og avslørte skraper, bulker og til og med punkteringer på grunn av rulling over skarpe bergarter. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Nysgjerrighet borte omsider til basen i Mount Sharp i september for å samle prøver for analyse. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) Siden den anerkjente landing i august 2012, har Curiosity sendt store datamengder tilbake, fra høyoppløselige bilder av Mars og månene til de første tydelige tegnene på at drikkbart vann som kan støtte livet en gang strømmet på planetens overflate. Et drøyt år inn i oppdraget har roveren nå nådd sitt viktigste mål, basen til et Mars-fjell med kallenavnet Mount Sharp. Lag med utsatt sediment kunne fortelle forskere mer om Mars tilsynelatende beboelige fortid, og kan til og med inneholde bevarte spor etter det primitive livet.
"Vi var alle helt uslebde da det aller første borehullet avslørte et sted på Mars som var beboelig for milliarder av år siden, " sier Manning. "Det vi har her, er et sted som ikke bare kunne ha støttet livet, men det kan, hvis vi fortsetter å lete, være et sted som kjemisk lagret disse postene. Det var det som førte til at vi satte høy prioritet når vi skulle mot bakken. ”
Bilturen har ikke vært uten snags, og blant dem er det uventede slitasje på Curiosity hjul. Da hjulene ble utformet, var hoved bekymringen at en altfor tung rover skulle sette seg fast i sanden - en skjebne som stavet slutten for rover Spirit i 2010. Så laget fikk Curiositys seks store hjul til å fungere som flyteanordninger, sier Manning. Hvert brede, dunebuggy-esque hjul var uthult fra en blokk med lett aluminium.
Det teamet ikke visste er at roveren måtte kjøre over vindskulpte bergarter innebygd i leire, som fungerer som en spikerbed. De sylskarpe steinene begynte å rive opp hjulene, og Manning forventer at en metallskjæring en dag kan rive inn i roverens indre kabling og forkrøfte oppdraget. Inntil da, "vi trenger å velge vår vei nøye, " sier Manning. ”Vi vurderer også programvareendringer som vil minimere skaden ved å sørge for at hjulene setter fart på litt når hjulet klatrer over en stein. Dette reduserer slitasjen. ”
Feilen viser hvordan hvert Mars-oppdrag kan bygge videre på de neste evnene, en prosess Manning trekker frem i boken når han beskriver lærdom fra romfartøy som gikk tilbake til vikinglanderne på 1970-tallet. Han bruker allerede noen av Curiosity sine erfaringer til god bruk i design for den neste Mars-roveren, planlagt til lansering i 2020, og i et system for å lande mennesker på Mars med en oppblåsbar disk og en neste generasjons fallskjerm.
Manning legger til at Curiosity og dets marskefamilie lar ingeniører utvikle teknologier, for eksempel autonom kjøreprogramvare, som sannsynligvis vil være avgjørende for fremtidige rover som er på vei mot enda mer avsidesliggende steder, som de iskalde månene til Jupiter og Saturn. "Å gå til de ytre planetene, eller til måner som Europa, Ganymede og Enceladus - i alle tilfeller trenger du et kjøretøy som har smarts for autonomi, " sier Rob Manning, for tiden Mars Engineering Manager for NASAs Jet Propulsion Laboratory. “Vi joysticker det ikke som en fjernstyrt bil. Vi forteller det hvor vi vil at den skal, og jobben er å finne ut hvordan vi kommer dit. "
Men mer enn de tekniske avsløringene, mener Manning historien om nysgjerrighet er viktig for menneskeheten på et mye mer grunnleggende, nesten eksistensielt nivå. "Jeg tror meldingen er at selv om MSL var et stort budsjett-NASA-oppdrag (i det minste stort etter dagens standarder), er det ikke bygget av abstrakte ingeniører og forskere som jobber i ansiktsløse institusjoner, " sier Manning. ”I stedet er det bygget av en gjeng mennesker. Mennesker like mennesker, like fallbare og like intelligente som de fleste du kjenner. ... Dette er til syvende og sist et menneskelig forsøk, og vi er heldige som er en del av det. ”
