Marskopteri teki neljännen lentonsa

NASAn Ingenuity kopteri teki eilen (30.4.2021) neljännen lentonsa noin 5 metrin korkeudessa kello 12.33. paikallista Marsin aikaa. Tällä kertaa matkaa kertyi 133 metriä yhteen suuntaan ja lentoaika oli 117 sekuntia. Paluun jälkeen laskeutuminen tapahtui, kuten aikaisemmillakin lennoilla, Wright Brothers Field nimeä kantavalle ja hieman tasaisemmalle ”lentokentälle”. 

Ingenuityn itsen kuvaama kopterin varjo Marsin pinnalla. Kuva NASA/JPL.

Lennon aikana kopteri otti runsaasti kuvia, osa värillisiä ja osa mustavalkoisia. Osa kuvista on streokuvapareja, joilla pyritään kartoittamaan maaston korkeuseroja. Lisäksi lennon kuvista etsitään alueita, jolle laskeutuminen ja lentoonlähtö olisi mahdollista seuraavilla lennoilla.

Neljäs lento oli aikataulutettu torstaiksi (20.4.2021). Se kuitenkin jouduttiin siirtämään, koska kopteri ei suostunut siirtymään lentotilaan. Lentotilaan siirtyminen mm. merkitsee sitä, että sen roottorin lavat käännetään siten, että ne kehittävät nostovoiman. Ingenuity:lla oli samanlaisia ongelmia myös ennen ensimmäistä lentoa. NASAn insinöörien mukaan on noin 15 % mahdollisuus että ”vahtikoira” ohjelma keskeyttää lentotilaan siirtymisen liian hitaan toiminnan vuoksi.

Marskopterin seuraava, viides lento onkin sitten aivan jotain uutta. Lennolla kokeillaan kopterin kykyä kartoittaa maastoa, jolla se ei aikaisemmin lentänyt ja laskeutuminen tulee tapahtumaan aivan uuteen paikaan. Tässä on tietysti melkoinen riski, sillä jos sopivaa, riittävän tasaista maastoa ei löydy, niin laskeutuminen voi olla vaarallinen ja epäonnistua. Jos kopteri kaatuu epäonnistuneen laskeutumispaikan seurauksena, NASAlla ei ole mitään mahdollisuutta nostaa Ingenuity:a jälleen jaloilleen. Riskin pienentämiseksi, NASA käyttää nyt neljännellä lennolla otettuja kuvia maaston kartoittamiseen.

Kuvia hyödynnetään myös siten, että niiden avulla etsitään sopivaa kohtaa, jos Perseverance voisi ottaa ensimmäisen näytteen kapseloitavaksi. Lupaava paikka onkin löytynyt ja nyt marskulkijaa on jo siirretty sitä kohti noin 10 metriä. Tällä alueella (Ø 2 km) Perseverance tuleekin toimimaan seuraavien parin sadan solin ajan.

Ingenuityn lentojen määrä ei tässä vaiheessa ole rajoitettu. Lentoja tehdään sitä mukaa kuin tarvetta on ja niin pitkään kuin laitteisto pysyy lentokunnossa. Kopteri on tehty mahdollisimman kevyeksi, joten sen elektroniikan suojauksetkin ovat hyvin kevyet ja näin ollen esimerkiksi öiden kylmyys tai vaikkapa kosminen hiukkasäteily voivat vaurioittaa herkkää laitteistoa. Jos ja kun näin epäilemättä tapahtuu jossakin vaiheessa, lennot päättyvät viimeistään silloin.

Maapallolta katsoen Mars on joutumassa Auringon läheisyyteen ja taakse syyskuussa. Tämä tarkoittaa myös vaikeutunutta yhteyden pitoa vähintään parin kuukauden ajan. Tälle ajalle NASA suunnittelee Preseverancen tehtäviä, joita se voi suorittaa lähes itsenäisesti. Ingenuityn lentotoiminta päättyy viimeistään elokuun loppuun mennessä.

Ingenuity lensi kolmannen kerran sunnuntaina

NASAn Ingenuity helikopteri lensi sunnuntaina kolmannen lentonsa. Tällä kertaa se ulottui jo 50 metrin etäisyyteen ja lentonopeus oli parhaimmillaan 2 m/s kun toisella lennolla se oli vain 0,5 m/s. Lähipäivinä suoritettavat neljäs ja viides lento ovat sitten aivan omaa luokkaansa, sillä helikopterilla otetaan aikaisempia suurempia riskejä. 

Ingenuityn lento kesti piteempään ja etäämmälle kuin aikaisemmilla lennoilla. Kuva NASA/JPL.

Tutkijat suunnittelevat lentoa, jonka etäisyys on 300 metriä tai jopa 600 metriä. Nämä pitkän etäisyyden lennoissa on ongelma se, että laskeutumispaikan maastoa ei ole voitu kartoittaa ennakolta. Jos huonosti käy, niin helikopteri laskeutuessaan osuu osittain korean kiveen ja kellahtaa nurin. Se on sitten lentojen ehdoton loppu, sillä kevytrakenteisessa laitteessa ei ole mitään työkaluja asennon korjaamiseen Marsin pinnalla.

Suurempien riskien ottaminen on mahdollista, koska tärkein tieto Marsin ilmakehässä lentämisestä on jo saatu: lentäminen on mahdollista! Olisiko se mahdollista myös kiinteäsiipisellä lennokilla, onkin jo toinen juttu. Tosin lennokille voisi olla vaikea löytää riittävän tasaista ja esteetöntä kiitorataa Marsista, vaikka ei se ehkä aivan mahdotonta ole. Ilmeisesti molemmilla lentolaitetyypeillä olisi omat etunsa ja rajoitteensa, joten tehtävästä riippuen valinta näiden kahden laitetyypin välillä riippuu itse tehtävästä.

Ingenuity lensi toisen kerran

Marsiin laskeutunut Perseverance kulkija vei mukanaan pienen helikopterin, Ingenuity:n. Sen ensilento tehtiin 19.4. ja tämä toinen lento tehtiin eilen (23.4.) iltapäivällä Suomen aikaa. Molemmat lennot olivat onnistuneita ja suunnitelman mukaisia. 

Kuvat otettiin Preseverance:n Mastcam-Z kameralle lentotestin aikana 22.4. iltapäivällä Suomen aikaa. Kuva NASA/JPL.

Ensimmäisen lennon kesto oli 39,1 sekuntia ja korkeus noin 3 metriä. Tämän lennon tarkoitus oli testata sitä, olisiko Marsin ohuessa ilmakehässä ylipäätään lentää tämän tyyppisellä laitteistolla. Lentämistä Marsin olosuhteissa oli testattu Maassa testikammiossa, jossa se oli onnistunut, mutta todellinen lento hieman arvaamattomissa ja hallitsemattomissa olosuhteissa on aina vaikeampaa kuin testitilanteessa.

Ensimmäisen lennon onnistumisen jälkeen vuorossa on sarja testilentoja, joilla jokaisella on määrä tehdä joitain uusia tehtäviä. Eilen tehty toisen lennon korkeus oli suurempi, 5 metriä ja lennon kesto 51,9 sekuntia. Lisäksi kopteria siirrettiin jonkin matkaa sivusuunnassa ja käänteli kameraansa eri suuntiin. Tämän jälkeen se palautettiin lähtöpisteeseen ”lentokentän” keskustaan. Yksin kertainen lentosuunnitelma, mutta sen toteuttaminen autonomisesti Marsin olosuhteissa on ollut teknisesti todella vaativa suoritus.

Jatkoa seuraa muutaman päivänä välein. Tulevilla lennoilla Ingenuity siirtyy aina vain pitempiä matkoja ja lentokorkeutta lisätään. Lentoja on suunniteltu tehtävän vähintään viisi, jos laitteisto pysyy toimintakuntoisena. Odotettavissa on myös lento, jossa helikopteri lentää tuulta vasten. Ilmeisesti viimeisen toteuttavan lennon tarkoitus on lentää niin kauas Perseverance:n läheisyydestä kuin mahdollista radioyhteyden säilyessä.

Lentojen päätyttyä, Preseverance on vasta aloittamassa omaa tutkimusohjelmaansa. Sen tarkoitus on koota yli neljäkymmentä näytettä Marsin kivi- ja maaperästä sekä sulkea ne kapseleihin. Näytteet kootaan yhteen paikaan ja seuraava NASAn ja ESAn yhteistehtävä on tuoda ne maapallolle tutkimuksia varten

Vaikka helikopterilennot eivät ole Perseverance:n tutkimustehtävän tärkeimpiä, ne antavat tutkijoille ja insinööreille arvokkaan kokemuksen Marsin olosuhteissa lentämisestä. Lentolaite pääsee paljon helpommin sellaisille alueille, jonne kulkijalla ei ole mitään asiaa. Lisäksi lentäminen sujuu paljon nopeammin ja havaintoja voidaan tehdä paljon laajemmin kuin mitä pinnalla kulkien olisi mahdollista. Tulevaisuudessa varmaankin nähdään helikopterien olevan erittäin tärkeässä roolissa tulevaisuuden Marsin tutkimusmatkoja (ja muidenkin kohteiden) suunniteltaessa ja toteutettaessa. 

Alla video lennosta. 

 

Mars-helikopterin uusi yritys tänään

NASA ilmoitti mars-helikopterin uudesta aikataulusta. Sen mukaan ensilentoa yritetään tänään maanantaina 19.4. kello 10.30 Suomen aikaa. Jos lento onnistuu, niin NASA saa lentotiedot muutama tunti myöhemmin ja NASA-TV lähettää ohjelmaa aiheesta kello 13,15 alkaen.

Aikaisempi lentoyritys 9. huhtikuuta jouduttiin perumaan, kun lennon esivalmistelujen aikana todettiin häiriö laitteistossa. NASAn tiedotteessa ei kerrottu tehdyistä korjaustoimista sen paremmin. Aikaisemmin puhuttiin ohjelmiston päivittämisestä, joka tehtiin viime viikolla ja testitulokset näyttävät siltä, että lento on mahdollinen tänään.

 

Ingenuity:n lento siirretty

NASAn marsluotaimen mukana kuljetettu helikopteri, Ingenuity, oli määrä tehdä ensilentonsa varhain Suomen aikaa ensiyönä. Nyt lentoa on siirretty keskiviikon ja torstain väliselle yölle, sillä lentoa edeltävän roottorien pyörittämisessä ilmeni ongelmia. 

Marskopteri Ingenuity odottelee lähtökomentoa. Kuva NASA/JPL.

Pyörityskokeen aikana, tietokoneen ”vahtikoira” (”watchdog”), joka valvoo tehtävien suorittamista toimien ajastimena, keskeytti ohjelman suorittamisen ja antoi hälytyksen. Tarkkaa syytä ohjelman keskeyttämiseen ei vielä ole tiedossa, mutta NASA arvio testilennon olevan mahdollinen parin vuorokauden kuluttua, kun ongelma selviää ja mahdollinen vika on saatu korjattua. NASAn mukaan helikopteri on täysin kunnossa ja valmiina lentoon.

Ensimmäinen helikopterilento Marsissa on alkamassa

NASA:n Ingenuity (Kekseliäisyys) helikopteri on varhain maanantaiaamuna tekemästä ihmiskunnan ensimmäistä yritystä lentää toisella planeetalla. Jos kaikki etenee suunnitellusti, 1,8 kg massainen helikopterin odotetaan nousevan Marsin Jezeron kraatterista 11.4. kello 12.30 paikallista Marsin aurinkoaikaa (12.4. kello 5.54 Suomen kesäaikaa), leijuen 3 metrin korkeudessa 30 sekunnin ajan. NASA:n Etelä-Kalifornian suihkumoottorilaboratorion (JPL) tehtävienvalvonta-asiantuntijat odottavat saavansa ensimmäiset tiedot ensimmäisestä lentoyrityksestä noin kello 11:15 Suomen aikaa.

Ingenuity muutama vuorokausia sitteen Marsin pinnalla ja valmina ensimmäiseen lentoonsa. Kuva NASA/JPL.

Mars-helikopteri on korkean riskin ja korkean palkkion tekninen demonstraatio. Jos yritys epäonnistuu, se ei vaikuttaisi mitenkään NASA:n Perseverance mars-operaation tiedeohjelmaan.

Hallitusti lentäminen Marsissa on paljon vaikeampi kuin lentäminen maapallolla. Vaikka Marsin gravitaation kiihtyvyys on noin kolmasosa maapallon painovoimasta, helikopterin on lennettävä ilmakehässä, jonka tiheys on vain 1% maapallo ilmakehän tiheydestä. Jos tämä onnistuu, insinöörit saavat arvokkaita lentotietoja vertailua varten täällä Maan päällä suoritettuihin mallinnuksiin, simulaatioihin ja testeihin. NASA saa myös ensimmäisen käytännön kokemuksen roottorialuksen käytöstä etänä Marsilla. Nämä tiedot ovat korvaamattomia mahdollisille tuleville mars-tehtäville.

Kuvasarja helikopterin roottorin pyörityskokeesta. Kuva NASA/JPL.

Ensimmäisen lennon anatomia

Helikopterin lento täytyy suorittua täysin itsenäisesti. Tämä johtuu lähinnä siitä, että radiosignaaleilla kestää 15 minuuttia 27 sekuntia Marsin ja Maan välisen 278 miljoonan kilometrin välisen etäisyyden kulkemiseen.

Perseverance on siirretty noin 65 metrin etäisyyteen helikopterista. Ennen lentoa NASA on lähettänyt tietokoneohjelman Marsiin, jonka ohjaaman lento suoritetaan. Ennen lentoyritystä helikopterin tietokone tekee monia tarkistuksia mm roottorisiipien pyöritystestin, jollainen tehtiin ensimmäisen kerran jo kolme Marsin vuorokautta sitten (8.4.).

Jos opastus-, navigointi- ja ohjausjärjestelmiä käyttävät algoritmit pitävät testituloksia hyväksyttävinä, ne käynnistävät inertiamittausyksikön (elektroninen laite, joka mittaa ajoneuvon suuntaa ja pyörimistä) ja kaltevuusmittarin (joka mittaa kaltevuutta). Jos kaikki onnistuu, helikopteri säätää uudelleen roottorin kallistusta konfiguroimalla ne siten, että ne eivät tuota nostovoimaa pyörimisen alkuvaiheessa.

Roottorin siipien kiihdytys kestää noin 12 sekuntia nopeudesta 0 - 2 537 rpm, mikä on optimaalinen nopeus ensimmäiselle lennolle. Viimeisen järjestelmätarkistuksen jälkeen roottorin siipien nousukulmaa muutetaan jälleen - tällä kertaa siten, että nousu on mahdollinen. Hetkiä myöhemmin ensimmäinen kokeellinen lentotesti toisella planeetalla alkaa.

Jos helikopterin nousu onnistuu, siltä kuluu noin 6 sekuntia nousta 3 metrin korkeuteen, jossa sen on tarkoitus leijua noin 30 sekuntia.

Helikopterin navigointikamera ja laserkorkeusmittari syöttävät tietoja liikkuessaan navigointitietokoneeseen varmistaakseen, että kekseliäisyys pysyy paitsi tasaisena myös keskellä 10 × 10 metrin ”lentokenttää”, joka oli valittu tasaisuuden ja esteiden puutteen vuoksi sopivaksi ensimmäisen lennon suorituspaikaksi.

Kun leijuntakoe on onnistunut, helikopteri laskeutuu Jezeron kraatterin pinnalle lähettääkseen tietoja takaisin maapallolle Preseverancen kautta vahvistaen onnistuneen lennon.

Ingenuityn lennosta odotetaan saatavan kuvia Perseverancen Navcam- ja Mastcam-Z-kameroiden avulla, ja niiden odotetaan saapuvan viimeistään maanantaina. Helikopteri dokumentoi myös lennon perspektiivistään, ja seuraavaan aamuun on mahdollisesti saatavana värillinen kuva ja useita pieniresoluutioisia mustavalkoisia navigointikuvia.

 

 

NASA laukaisee uuden marskulkijan muutaman viikon kuluttua

Avaruusalusten laukaiseminen kohti Marsia on mahdollista noin 26 kuukauden välein. Tänä vuonna laukaisuikkuna avautuu heinäkuun 22. päivänä ja sulkeutuu elokuun 15. Mars 2020 suunnitelman mukaan Persevarance-marskulkija laukaistaan matkaan heinäkuun 30. päivänä^[2], jos sää sen mahdollistaa. Jos viivästyksiä ilmaantuu, laukaisua voidaan yrittää päivittäin aina elokuun alkupuolelle asti. Saapuminen ja laskeutuminen Marsiin tapahtuu helmikuun 18 päivänä 2021, riippumatta siitä milloin lähtö tapahtuu.

Marsin Syrtis Major alue on tumma, hain evää muistuttava alue kuvan yläoikealla. Sen oikeaan reunaan, lähelle kärkeä on suunniteltu Perseverancen laskutrumisalu Jezero-kraatteri. Kuva NASA.

Lähtö

Laukaisualusta on Cape Canaveralin Ilmavoimien tukikohdan laukaisukompleksi 41Floridassa. Lähtö sinällään pitäisi olla rutiini juttu, sillä Alas V kantorakettia on käytetty jo yhdellätoista aikaisemmalla Mars-lennolla.

Atlas V -kantoraketti on juuri laukaistu. Kuva NASA.

Kantorakettina on United Launch Alliance’n (ULA) Atlas V 541. Kantoraketissa on neljä kiinteää ajoanetta sisältävää kiihdytinrakettia, jotka tuovat lisävoiman laukaisun alkuvaiheessa. Ne irrotetaan noin 1 minuutin ja 50 sekunnin lennon jälkeen.

Ylimpänä vaiheena on yksimoottorinen Centaur-raketti, joka irrotetaan ensimmäisestä vaiheesta noin 4 minuutin ja 28 sekunnin lennon jälkeen. Centaurin rakettimoottori käynnistetään noin 10 sekunnin kuluttua irrotuksesta ja sammutetaan noin11 minuutin ja 40 sekunnin kuluttua laukaisusta. Moottori käynnistetään uudelleen, kun lähdöstä on kulunut aikaa 45 minuuttia ja 21 sekuntia, ja sammutetaan ajanhetkellä 52.59. Tämän jälkeen marsluotain irrotetaan kello 57.42, jonka jälkeen se on matkalla kohti Marsia.

Lähdön aikaan Mars on 105 miljoonan kilometrin etäisyydellä Maasta ja avaruusaluksen tekemän matkanpituus on 497 miljoona kilometriä.

Laskeutuminen

Laskeutuminen noudattelee jo aikaisemmilla marskulkijoilla noudatettua rutiinia. Ainoa poikkeus on marskulkijan paino, joka on merkittävästi suurempi kuin aikaisemmin. Se puolestaan tuo omat vaikeutensa, sillä lisämassa (126 kg enemmän kuin Curiosityllä) asettaa kaikille laskeutumiseen vaikuttaville laitteille merkittävästi lisäkuormitusta.

Perseverancen laskeutumisalue sijaitsee Jezero-kraatterissa, kuvassa alhaalla oikealla.. Kuva NASA.

Marsia lähestyttäessä laskeutumisosa irrotetaan planeettojen välisestä lennosta huolehtineesta osasta. Tämä tapahtuu noin 10 minuuttia ennen kuin laskeutumisosa saapuu Marsin ilmakehään. Precevarance on suojattu lämpökilvin niin etu- kuin takapuolelta. Laskeutumisosa kuumenee ilmakehän vastustavan voiman vuoksi ja suurin lämpökuorma kohdistuu laskeutumisosaan noin 80 sekunnin kuluttua ilmakehään saapumisen jälkeen. Suurin jarruttava kiihtyvyys puolestaan saavutetaan noin 90 sekunnin kohdalla.

Tämän jälkeen laskeutumisosa jatkaa Marsin ilmakehässä yliäänennopeudella, kunnes noin 4 minuutin kohdalla laskuvarjo avataan. Tällöin laskeutujalla on korkeutta 9 –13 km ja nopeutta noin 420 m/s. Laskuvarjo pudottaa nopeutta suhteellisen nopeasti ja noin 20 sekunnin kuluttua se on pudonnut jo 160 m/s nopeuteen. Tässä vaiheessa myös etupuolen lämpökilpi irrotetaan ja tutkaohjattu laskeutuminen alkaa noin 4,2 km korkeudella. Aikaa tässä vaiheessa laskeutumiseen on kulunut 6 minuuttia 55 sekuntia.

Laskeutujan saavutettua noin 2,1 km korkeuden, kulkija irrotetaan takapuolen lämpökilvestä ja laskuvarjosta. Kulkijan laskeutuminen tapahtuu tämän jälkeen jarruraketein varustetun osan ohjaamana noin 80 – 110 m/s nopeudella. Laskeutuminen jatkuu näin aina siihen asti kun 21,3 metrin korkeus Marsin pinnasta saavutetaan. Nopeus tässä vaiheessa on vain 0,75 m/s. Tällöin kulkija lasketaan roikkumaan vaijereiden varaan ja se saavuttaa pinnan hyvin nopeasti. Jarrurakettiyksikön moottorit käyvät vielä ja se leijuu kulkijan yläpuolella hetken, kunnes vaijerit katkaistaan ja se lentää syrjemmälle, ehkä kilometrin tai kahden etäisyydelle kulkijasta. Laskeutumispaikka on Jezero-kraatteri^[1].

Jezero-kraatteri

Jezero-kraatteri on muinaisen järven pohjaa, jossa on säilynyt joen suistoalue ja sen sedimentit. Kraatteri näyttää syntyneen noin 3,6 miljardia vuotta sitten aikana, jolloin Marsin arvioidaan olleen lämmin ja kostea. Tutkijat odottavat saavansa myöhemmin Maahan tuotavien näytteiden mukana myös fossilisoituneita yksisoluisen elämän merkkejä. Kraatterissa vallinneet olosuhteet ja myöhempi Marsin kehitys on luoneet Jezerosta eräänlaisen aikakapselin, joka on säilönyt menneet tapahtumat sedimentteihinsä.

Perseverancen laskeutumispaikka. Kuva NASA.

Perseverance

Marskulkija on nimetty Perseverance’ksi. suomalaisittain nimi merkitsee Sisua, joka tietysti sopii tällaisille äärimmäisiin olosuhteisiin lähetettäville luotaimille. Kuinka sisukas, tai paremminkin kuinka kestävä kulkija on, näemme sen sitten tulevaisuudessa. Suunnittelun lähtökohdaksi on asetettu tavoitteeksi Marsin vuoden (687 Maan vuorokautta) mittainen työskentelykausi, mutta sitä jatketaan, jos laitteistot pysyvät toimintakuntoisina.

Perseverance suljetaan lämpösuojiin, jotka suojaavat sitä laskeutumisen aikana. Kuva NASA.

Rakenteellisesti luotain muistuttaa aikaisempia kulkijoita, mutta on kooltaan ja massaltaan näitä massiivisempi. Massan lisäys johtuu tietysti suuremmasta tutkimuslaitemäärästä ja ennen kaikkea kulkijan kyvystä kerätä näytteitä Marsin pinnasta. Kairatut näytteet se pakkaa putkiloihin, jotka pudotetaan matkavarrella Marsin pinnalle odottamaan niiden noutamista. Näyteputkiloita laitteistossa on kaikkiaan 43 kappaletta, joten näytteitä saataneen suhteellisen runsaasti. Nämä näytteet pitäisi saapua Maahan vuoden 2031 aikana.

Kulkijan tehtävänä on etsiä mahdollisen elämän jättämiä jälkiä, olivatpa ne millaisia tahansa. Erityisesti tutkijat odottavat näkevänsä kivettyneitä stromatoliittejä, jotka ovat syntyneet pikkuruisten levien kerrostuessa päällekkäin kuin puiden vuosirenkaat. Kraatterin reunat ovat iältään noin 4 miljardin vuoden ikäisiä, joten jos Marsissa on milloinkaan ollut elämään, niin sen jättämiä jälkiä tältä alueelta pitäisi löytyä.

Ei ainostaan astrobiologisia testejä, vaan myös monia muita tutkimuksia sisältyy Perseverancen ohjelmaan. Esimerkiksi tekee havaintoja Marsin geologiasta. Lisäksi luotaimessa on laite MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), jolla yritetään erottaa ilmakehän hiilidioksidista happea.

Tutkimuslaitteisiin kuuluu myös Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), jolla tehdään havaintoja Marsin säästä ja ilmastosta sekä pinnalla ja ilmakehässä leijuvan pölyn ominaisuuksista. Lisäksi luotaimessa on Mars Science Laboratory Entry, Descent ja Landing instrumentointi 2 (MEDLI2), joka tekee havaintoja laskeutumisen aikana. Laitteisiin on sisällytetty myös pieni mikrofoni, joten tutkijat voivat, nyt ensikertaa, kuulla miltä laskeutuminen kuulostaa.

Perseverance muistuttaa paljon edeltäjiään, mutta on niitä kehittyneempi ja massiivisempi. Kuva NASA.

Perseverancella on kaikkiaan 19 kameraa, jotka ottavat kuvia maisemista ja työkalujen (mm. käsivarsi) toiminnasta ja maaperän ja kivien yksityiskohdista. Lisäksi laskeutumisen aikana on käytettävissä neljä korkean resoluution kameraa. Kuvat käsitellään osittain suoraan Preseverancen suurtehotietokoneessa ja niitä voidaan käyttää apuna kulkijan suunnistaessa vaikeassa maastossa. Tämä nopeuttaa merkittävästi päätöksentekoa ja turvallisen reitin suunnittelua.

Ingenuity

Aivan uusi tutkimuslaitetyyppi Marsissa on helikopteri, joka on nimetty Ingenuity'ksi, joka merkitsee nerokkuutta suomeksi käännettynä. Helikopterissa on kaksi vastakkaisiin suuntiin pyörivää roottoria ja sen akut lataantuvat laitteen omilla aurinkokennoilla. Täyteen ladatuilla akuilla se kykenee noin 90 sekuntia kestävään lentoon Marsin äärimmäisen ohuessa ilmakehässä. Lentokorkeus on vain joitakin metrejä, joten kovin merkittäviä havaintoja se tuskin tekee. Todellinen tieteellinen ja teknologinen läpimurto on kuitenkin se, että jos laite pystyy oikeasti lentämään, niin se avaa aivan uuden tutkimussektorin Marsin tutkimuksessa.

Ingenuity on suorittamassa tutkimuslentoa tässä havainnekuvassa. Kuva NASA.

Helilopteri, tai paremminkin drooni, on massaltaan 1,8 kg ja sen roottorien lapojen kärkiväli on noin 1,2 metriä. Nousuun tarvittava kierrosluku on noin 50 kierrosta sekunnissa, eli noin kymmenkertainen Maan ilmakehässä tarvittavaan kierroslukuun verrattuna.

Lento ilman tutkimuslaitteita olisi lähes hyödytöntä. Niin drooni onkin varustettu pienillä, (matkapuhelimissa käytetyn tyyppisillä) kameroilla, joista yksi on värillinen ja kaksi mustavalkoisia. Jälkimmäisiä käytettään navigointiin.

Drooni joutuu koville Marsin olosuhteissa. Päivällä se lataa akkujaan ja tekee ohjelmaan kuuluvat lennot, mutta yö voi koitua sen kohtaloksi. Lämpötila laskee noin -140 asteeseen, jota ilman elektroniikka ei kestäisi ilman lämmitystä. Niinpä akkuihin varastoituneesta energiasta joudutaankin käyttämään 2/3 elektroniikan lämmittämiseen. Joka tapauksessa Ingenuity’n kesto on rajallinen. Insinöörit eivät tiedä kuinka monta lentoa se onnistuu tekemään ennen kuin lämpötilanvaihtelut tekevät laitteistosta selvää. Maksimoidakseen lentojen määrän, drooni aloittaa tehtävänsä heti Perseverancen laskeuduttua.

Varovaisuus leimaa NASAn suunnitelmia lentojen totutuksessa. Preseverance siirtyy kymmeniä, ellei peräti satakin metriä droonista ennen kuin lento toteutetaan. Kulkija on paljon arvokkaampi kuin drooni ja näiden kahden tutkimuslaitteen keskinäinen törmäys voi olla kohtalokasta koko ohjelmalle. Niinpä lentoja tehdään vain turvavälin ollessa riittävän pitkä ja vain ensimmäisen kuukauden ajan. Insinöörit laskevat, että drooni voisi suorittaa ainakin 50 lentoa jos laitteisto kestää seuraavaan Marsin talveen asti. Joka tapauksessa kulkija jatkaa omaa tehtäväänsä ja jossakin vaiheessa drooni jätetään Marsin pinnalle odottelemaan tulevaisuutta.

Marsin ohuessa ilmakehässä on vaikeaa lentää. Kiinteäsiipinen lentokone ei pystyisi nousemaan siellä, ellei käytettävissä ole erittäin pitkää kiitotietä, jolla lentokone pitäisi saavuttaa erittäin suuren nopeuden ennen kuin kykenee nousemaan siivilleen. Marsin ilmakehän tiheys vastaa sitä, mikä on maapallolla noin 48 km korkeudella. Tästä ilmakehän ohuudesta johtuen laskuvarjoilla ei päästä laskeutumaan aivan pinnalle asti, kuten maapallolla.

Kolmas tapa liikkua Marsin ilmakehässä olisi kaasupallo. Kaasupalloa on kuitenkin tavattoman vaikea täyttää Marsin olosuhteissa. Jos se kuitenkin onnistuisi, niin lähtö voi olla vaikea, sillä nostovoima ja -nopeus ovat pieniä. Lisäksi ilmapallon ohjaileminen on mahdotonta; pallo ja sen tutkimuslaitteet ajautuisivat sinne, minne tuuli kuljettaa.  

Huomautukset

[1] Jezero-kraatteri sijaitsee Isidis Basin luoteisreunalla paikassa 18.38° N 77.58° E tunnetun Syrtis Major muodostelman välittömässä läheisyydessä. Kraatterin halkaisija on noin 49 km ja sen maaston arvellaan olevan savinen joskus miljardeja vuosia sitten tapahtuneen tulvimisen seurauksena. Kraatterin nimi Jezero slaavilaisesta sanasta jezero, joka merkitsee järveä.

[2] NASA ilmoitti uudesta laukaisupäivästä 7. heinäkuuta. Viivästyminen johtuu laukaisualusta, jonka nestehapen putkiston anturit näyttivät menneen epäkuntoon. Viivästyneen laukaisun vuoksi myös laukaisuikkunaa on jatkettu ja se jatkuu nyt aina elokuun 15. päivään asti aikaisemman 11.8. sijaan.

Laukaisun viivästyttäminen oli jo kolmaskerta, sillä ensimmäinen laukaisupäivä oli 17. heinäkuuta. Se kuitenkin jouduttiin siirtämän ensin 20. heinäkuuta ja sen jälkeen 22. heinäkuuta. Näillä näkymin laukaisu siis tapahtuu 30. heinäkuuta.