Denna illustration visar NASA:s Mars Opportunity Rover, den andra av de två Mars Exploration Rovers som landade på den röda planeten 2004 för att söka efter tecken på tidigare liv. NASA/JPL-Caltech Det verkar lätt nog:Om vi kan spränga en man till månen för en golfrunda, varför måste vi skicka robotar till Mars?
Mars, trots allt, är planeten som närmast liknar jorden - det vill säga om jorden hade en medeltemperatur på minus 81 grader F (minus 63 grader C) och var uppenbarligen livlös [källa:Mars Exploration]. Fortfarande, dess geologiska mönster liknar en mängd olika platser vi känner till på jorden, från det gamla, översvämmade och eroderade länder i delstaten Washington till öknen Death Valley och permafrost i Antarktis.
Självklart, det betyder inte att ett bemannat uppdrag till Mars liknar en semester i Kalifornien. Rovers har tillåtit rymdprogram att inte bara utforska Mars -ytan utan också ta bort några av de frågor som skulle uppstå om vi en dag skulle skicka kvinnor eller män till planeten.
Att skicka en rover är inte lika lätt som att bara skicka en barnbil med en walkie-talkie spikad i taket. Vi kommer att utforska både tekniken och instrumenten som används på Mars Exploration Rovers, samtidigt som de tittar på hur de kommunicerar med jorden. Och tekniken sviker inte; rovern Nyfikenhet, lanserades 2011, har instrument på sig som verkligen hör hemma i en science fiction -film. (Tips:lasrar.)
Än så länge, det har varit mer än 40 försök att få kontakt med Mars. De första fem uppdragen ägde rum från 1960 till 1962, av före detta Sovjetunionen. Alla uppdrag var planetens flybys, vilket innebär att fartyg sjösattes till Mars bana för att skicka tillbaka bilder. Dessa uppdrag var alla misslyckanden; antingen rymde inte rymdfarkosten till planeten eller så gick rymdfarkosten sönder under resan. Det första framgångsrika uppdraget var 1964 års resa med Mariner 4, ett hantverk i USA som returnerade 21 bilder av planeten.
Från och med då, Förenta staterna, före detta Sovjetunionen, Japan och European Space Agency har alla startat uppdrag till Mars. På följande sidor, vi ska utforska inte bara roversna själva utan också några av de upptäckter de gjort. Låt oss rulla till nästa sida för att se varför, exakt, vi skickar rovers i första hand.
Innehåll
De sex killarna är ungefär lika nära som vi har kommit på att skicka människor till Mars. Besättningen på sex personer på det 520-dagars Mars500-uppdraget genomgick en ansträngande simulering av ett flyg till den röda planeten. Foto med tillstånd av ESA/IBMP - Oleg Voloshin Så om vi är så avancerade och tjusiga att vi kan bygga extremt komplicerade robotar till Mars, varför kan vi inte bara skicka astronauten Terry? Den viktigaste orsaken är också förmodligen den mest uppenbara:Terry skulle förmodligen bara inte ta sig dit.
Det är, bara ungefär en tredjedel av de uppdrag som har inletts hittills har varit "framgångsrika, "vilket betyder att de har gjort en resa till Mars intakt. Även om det är lätt att vara optimistisk om nästan en tredjedel av rovers som har gett oss värdefull information, det är inte lika lätt att cheerlead ett sånt banrekord när Terry the Astronaut är med i bilden. Få av oss tycker om att dö var tredje dag på jobbet.
Kosta, självklart, är en annan faktor. Medan Nyfikenhet, den senaste rovern som ingår i NASA:s Mars Science Laboratory -uppdrag, kostade hela 2,47 miljarder dollar att bygga, NASA behövde fortfarande inte ta hänsyn till irriterande saker som att låta någon andas syre [källa:Space.com]. Eller återvänd från Mars, för den delen. Tänk på att roversna får stanna på Mars för alltid när vi är klara med dem, men Terry Astronauts resa är mer en semester än ett drag. Och det betyder mat, bränsle, avfallshantering och en mängd andra kostnader - två gånger.
Utöver logistik och kostnad är alla de stora okända om hur det mänskliga systemet kan reagera på en atmosfär som Mars. Eftersom Mars inte har något magnetfält, människor skulle få stora doser kosmisk strålning - inte ett problem på jorden, där planetens magnetfält fungerar för att blockera det. A 1, 000-dagars resa till Mars har potential att resultera i 40 procents chans att astronauten utvecklar cancer efter att ha återvänt till jorden-inte nödvändigtvis något som många människor letar efter när de intervjuar för ett jobb [källa:NASA Science]. Kom ihåg, för, att om Terry astronauten också är Terry the Woman, hon löper ännu större risk:Att ha bröst och kvinnliga reproduktionsorgan utgör nästan dubbelt så stor risk för cancer [källa:NASA Science].
Så utan Terry Astronauten anmäler sig till massiva doser av cancerframkallande strålar, vi sitter kvar med robotutforskare. Jet över till nästa sida för att lära dig om några av uppdragen till Mars.
NASA:s Viking Project blev det allra första amerikanska uppdraget att framgångsrikt landa ett rymdfarkoster på Mars yta. Detta skott visar en testversion av en vikinglandare i originalet "Mars Yard" som byggdes vid NASAs Jet Propulsion Laboratory 1975. Foto med tillstånd av NASA/JPL-Caltech/University of Arizona Det mest lockande med Mars -utforskning är löftet att hitta vatten - eller tidigare bevis på vatten. "Vatten är nyckeln eftersom nästan överallt där vi hittar vatten på jorden hittar vi liv, "NASA:s webbplats påpekar." Om Mars en gång hade flytande vatten, eller gör det än idag, Det är övertygande att fråga om några mikroskopiska livsformer kunde ha utvecklats på dess yta. "
De första uppdragen till Mars var flybys ; det betyder att de helt enkelt kretsade runt fartyg som skickade tillbaka fotografier av planeten. Den första var Mariner 3 1962; dock, den första framgångsrika bana och fotografier kom 1965 från Mariner 4. När flybys slutade 1969, nästa serie uppdrag kallades banor . NASA konstruerade dessa rymdfarkoster för långsiktiga kretsar runt Mars, samla fotografier. Mariner 9, 1972, var den första som tog fotografier av hela Mars yta.
Omloppsuppdrag har fortsatt, inklusive lanseringen av Mars Reconnaissance Orbiter 2005. Orbitern kunde upptäcka föremål så små som en tallrik, samtidigt som de bär larmare för att hitta underjordiskt vatten. Kanske viktigast, den används fortfarande som ett viktigt kommunikationsverktyg för att vidarebefordra information till uppdragskontroll.
Men låt oss vandra över till rovers föregångare nu. Viking 1 och 2, som lanserades i mitten av 70-talet, båda hade landare som sjönk till Mars yta. De var de första som upptäckte att Mars steriliserade sig själv, vilket betyder att kombinationen av ultraviolett strålning med den torra marken och oxiderande karaktär av jordkemi hindrar organismer från att bildas.
När vi tänker på mer moderna maskiner som landar på Mars, vanligtvis börjar vi med Pathfinder -uppdraget 1995. Pathfinder bestod av en landare, utrustad med en fallskärm för att komma in i Mars atmosfär, och Sojourner -rovern. Utrustningen gav tusentals bilder, samt 15 kemiska analyser av jord- och väderdata.
År 2003, Mars Exploration Rover -missionsteamet lanserade Spirit and Opportunity, varav en fortfarande passerade planeten när 2011 slutade. Låt oss krypa över till nästa sida för att lära oss mer om dessa rovers, deras teknik och upptäckter.
Ande och möjlighet, det visar sig, är inte bara ord vi använder för att få oss att må bättre när vi är deprimerade. År 2003, NASA lanserade de glada namnen Spirit and Opportunity rovers, som inledde ett uppdrag med mycket större rörlighet och avstånd än Pathfinder.
Båda roversna delar några anmärkningsvärda funktioner. De kan både generera ström från solpaneler och lagra den i interna batterier. Bara om några små gröna män är i närheten, roversna kan ta högupplösta färgbilder eller ta bort förstoringskameror för jordbundna forskare att granska objekt. Flera spektrometrar på rovernas arm använder alla möjliga knep för att bestämma sammansättningen av stenar, inklusive att spåra hur mycket värme ett föremål avger och avfyra alfapartiklar mot det. Spirit och Opportunity var också utrustade med en installerad borr (Rock Abrasion Tool) för att borra in i planetens yta.
Roverns kropp kallas varm elektronisk låda ( WEBB ). Ett utrustningsdäck sitter ovanpå rovern, där den mast (eller periskopöga) och kameror finns. Roverns kropps guldmålade väggar är konstruerade för att klara minus 140 grader F (minus 96 grader C) temperaturer. Inuti roverns WEB finns litiumjonbatterier, radio och elektroniska saker som spektrometrar, alla kräver värme för att fungera. Roverns hjärna är en dator som kan jämföras med en avancerad, kraftfull bärbar dator men med speciella minnesfunktioner som inte förstörs med strålning och avstängningar. Datorerna kontrollerar också kontinuerligt temperaturen för att säkerställa en "frisk" rover.
Vad Spirit and Opportunity hittade var en heder för tekniken som gjorde det möjligt för dem att utforska Mars. Inom ett par månader efter landning, möjligheten avslöjade bevis på saltvatten, vilket öppnar möjligheten att liv (och fossila indikationer) vid en tidpunkt kan ha funnits på planeten. Ande snubblade över stenar som pekade på en tidigare, oregelbunden Mars som präglades av påverkan, explosiv vulkanism och underjordiskt vatten [källa:NASA Mars].
Vi kommer att lära oss om några funktioner och utforskningar av nyare rovers, men låt oss först sakta gå vidare till nästa sida och titta på en del av utrustningen och vetenskapen som Spirit and Opportunity har.
Keep Rovin 'Till att börja med, Det måste noteras att medan Spirit inte har överfört några meddelanden sedan 2010, Möjligheten klockade fortfarande på arbetstid från Mars och skickade information tillbaka till jorden 2011. Faktum är att som vilken jordbo som helst, Möjlighetsscouter ställer sig till hål för vintern för att få ut mesta möjliga solenergi i sina batterier.
Detta diagram visar alla gizmos och prylar som Spirit and Opportunity kom utrustade med. Bild med tillstånd av NASA Bara att säga att Spirit and Opportunity har kameror och lite fin radioutrustning gör det verkligen inte. Med 170 kilo vardera - och totalt 850 miljoner dollar att bygga - tror du bättre att utrustningen inte bara är din pålitliga MacBook, överlimmad till en AM/FM -radio.
För det första, a panoramakamera monteras på varje rover för att ge ett större geologiskt sammanhang. Ligger på masten cirka 1,5 meter från marken, kameran tar inte bara färgbilder utan har 14 olika filter som kan identifiera sten- och jordmål för närmare titt.
A miniatyr termisk emissionsspektrometer identifierar mineraler på platsen med lite hjälp från infraröda våglängder. Det används för att hitta distinkta mönster som kan visa vattenrörelse. På roverarmen finns en Moessbauer spektrometer , som placeras direkt på prover för att hitta järnhaltiga mineraler, ett annat verktyg för att avgöra hur vatten har påverkat marken och berget.
För att bestämma sammansättningen av stenar, ett Alpha Particle X-ray Spectrometer används - samma typ som finns i geologilaboratorier, vilket hjälper forskare att bestämma ursprung och förändringar i proverna. Det mikroskopiska avbildningsverktyget kan noggrant undersöka bergbildning och variationer.
Men hur fan får vi egentligen reda på dessa fantastiska upptäckter som Anden och möjligheten gör? Väl, det är inte precis din farbrors skinkradioinställningar. Även om det också finns en lågeffekts- och låghastighets-UHF-radio med en mager datahastighet, det används främst som en backup, och i landningsskedet.
I allmänhet, orbiterna kommunicerar bara cirka tre timmars information direkt till jorden. Resten fångas faktiskt upp och skickas till den omloppsbana Mars Odyssey och Mars Global Surveyor, som överförs till jorden - och vice versa. Orbitern rör sig från horisont till horisont på cirka 16 minuter; 10 av dessa minuter kan användas för att kommunicera med rovers [källa:NASA]. Om vi skulle gissa, cirka 10 megabyte daglig data kan skickas till jorden. Detta är särskilt användbart eftersom orbiters är i närmare kontakt med båda roversna, och har ett mycket längre fönster för att kommunicera med jorden än någon av roverna.
Roversna använder vardera två antenner för kommunikation:a höghastighetsantenn som kan styra sig själv för att stråla information mot en antenn på jorden, och a antenn med låg förstärkning som kan ta emot och skicka information från alla håll med en lägre hastighet än höghastighetsantennen. Alla dessa kommunikationer sker på Deep Space Network ( DSN ), ett internationellt nätverk av antenner med kommunikationsanläggningar i Mojave -öknen i Kalifornien, Madrid, Spanien, och Canberra, Australien.
Styr dig till nästa sida för att lära dig mer om vad en rover gör på en vanlig dag.
Nyfiken starkCuriosity Rover som rymmer Mars Science Laboratory är ungefär dubbelt så stor som Spirit och Opportunity. Cirka 10 fot (3 meter) lång och 7 fot (2 meter) hög, rovern väger cirka 2, 000 pund (900 kilo), och är utformad med en "rocker" -fjädring som balanserar fordonet över stenig marsk terräng.
En karta över Opportunitys resor på Sol 2756, eller 2, 756 dagar efter att den landade på Mars. Bild med tillstånd av NASA/JPL/Cornell/University of Arizona Medan roversna inte precis slår en klocka varje morgon, de skickar bilder, tillsammans med instrument- och statusdata, tillbaka till sina jordechefer.
Extrapolering från data, forskarna skickar kommandon till rovern under det tre timmar långa fönstret för direkt kommunikation med höghastighetsantennen. Rovern är sedan ensam i 20 timmar, utföra kommandon och skicka bilddata till de två overheadsatelliterna. Roverns befälhavare kan be den att röra sig mot en ny sten, slipa en sten, analysera en sten, ta foton eller samla in annan data med andra instrument.
Rovern och forskarna upprepar detta mönster i kanske 90 dagar. Vid det tillfället, Roverns effekt börjar minska. Också, Mars och jorden kommer att komma allt längre ifrån varandra, försvårar kommunikationen. Så småningom, rovern kommer inte att ha tillräckligt med kraft för att kommunicera, kommer att vara för långt borta eller stöta på mekaniska fel, och uppdraget kommer att vara över
Vårt uppdrag, dock, är långt ifrån över. Låt oss ta en tur till nästa sida där vi lär oss allt om det senaste tillskottet till Mars utforskningsäventyr.
Här illustreras en av de nyaste i besättningen som besöker Mars:Curiosity. Bild med tillstånd av NASA/JPL-Caltech I november 2011, NASA lanserade Mars Science Laboratory, som är utformad för att studera mark och sten för organiska föreningar eller förhållanden som kan hjälpa oss att förstå om Mars är - eller någonsin - kunde stödja livets "beboelse" på planeten. Mars Science Laboratory är faktiskt en funktion av rovern Curiosity, som rymmer de vetenskapliga instrumenten som ska samla in och analysera prover.
År 2004, NASA valde några olika förslag för undersökningar och utrustning att inkludera på laboratoriet. Tillsammans med USA och Kanada, Spanien och Ryssland har också instrument för uppdraget. Spanien studerar Rover miljöövervakningsstation , utformad för att undersöka atmosfären och ultravioletta strålar. Ryssland levererade Dynamiskt Albedo av neutroner instrument , som mäter väte under planetens yta, som anger vatten eller is.
En uppsättning instrument kallas Provanalys på Mars kommer att analysera prover. (Kreativ namngivning är i allmänhet inte en prioritet på vetenskapliga uppdrag.) Efter att roverens arm har samlat upp proverna, en gaskromatograf, en masspektrometer och en laserspektrometer mäter kolhaltiga föreningar och isotopförhållanden, som anger vattnets historia på Mars. En Alpha Particle X-ray Spectrometer mäter mängden olika element.
Du hittar också följande praktiska instrument ombord på laboratoriet:
Men låt oss vara ärliga:Den coolaste delen av Mars Science Laboratory är förmodligen ChemCam , som "använder laserpulser för att förånga tunna lager av material från Mars -stenar eller jordmål upp till 7 meter bort" [källa:Mars Science Lab Fact]. Det kommer att avgöra vilka atomer som svarar på strålen, medan ett teleskop visar vad lasern belyser. De hjälper forskarna att avgöra vad de exakt vill att rovern ska resa till, eller hämta. Bortom det, det är bara superkul att ha lasrar på robotar.
Om du fortfarande vandrar i landet i hopp om att lära dig mer om vår närmaste planetgranne, navigera till nästa sida för att lära dig mycket mer information om hur oroliga Mars -rovers fungerar.
