De Mars rover Curiosity is machtshongerig, narcoleptisch en solitair - maar dat is precies wat nodig is om het zonnestelsel als een rotsster te verkennen. Vandaag is de rover een media-lieveling. Zoals elke menselijke beroemdheid neemt Curiosity regelmatig selfies, heeft een muziekvideo en een parodie op een Twitter-account en is vereeuwigd als een LEGO-beeldje. De beroemde robot heeft zelfs een onrustig verleden.
gerelateerde inhoud
- The Curiosity Rover is net één jaar oud geworden
- High-Definition-perspectief van nieuwsgierigheid naar zijn afkomst op Mars
In 2008 werd Curiosity - technisch genoemd het Mars Science Laboratory of MSL - zwaar belachelijk gemaakt omdat het achter op schema was en het budget overschreed. De missie was oorspronkelijk aan NASA gegooid als een ruimtevaartuig van $ 1, 6 miljard, en het zou in 2009 worden gelanceerd. Maar een verscheidenheid aan technische hindernissen zorgde ervoor dat het lanceringsschema naar 2011 zakte en de kosten opliepen tot $ 2, 5 miljard. Volgens Rob Manning, hoofdingenieur van de missie, kunnen de problemen van Young Curiosity worden teruggevoerd op de meest gevierde functie: het luchtkraanlandingssysteem.
De luchtkraan was als een jetpack dat de rover op banden liet zakken naar het Marsoppervlak. Het was slechts één onderdeel in een fase van de missie genaamd entry, descent and landing (EDL). Voor de ingenieurs van NASA werd de EDL-fase ook de zeven minuten van terreur genoemd, want toen het eenmaal was gestart, was alles geautomatiseerd en kon het team niets anders doen dan pinda's eten en hun vingers kruisen.
De luchtkraan was een geheel nieuwe manier om ruimtevaartuigen op Mars te landen, ontwikkeld om plaats te bieden aan de Curiosity-rover van één ton. Omdat het zo nieuw was, en omdat landen op Mars altijd een uitdaging is, werd het ontwerpen en oplossen van problemen met de EDL-systemen een groot deel van het totale missieontwerp, een die de rest van de behoeften van de rover overschaduwde, zegt Manning in zijn nieuwe boek Mars Rover Curiosity, uitgegeven door Smithsonian Books.
Mars Rover Curiosity: An Inside Account from Chief Engineer van Curiosity
Het eerste verslag van de beproevingen en beproevingen van engineering, een van de meest complexe stukjes ruimtetechnologie, de Mars Rover Curiosity, door zijn hoofdingenieur Rob Manning.
Kopen"Ik denk dat het heldere en glanzende nieuwe EDL-systeem van MSL ... ons allemaal een beetje heeft afgeleid van de basisprincipes van het bouwen van een geheel nieuwe en radicaal andere rover, " zegt hij. Samen met bestsellerauteur William L. Simon vertelt Manning over de hoogtepunten en dieptepunten van Curiosity in het boek, en biedt een kijkje in de hoofden van de NASA en werknemers in de particuliere sector die moesten worstelen om deze nu wereldberoemde missie naar Mars te sturen.
De focus op de luchtkraan en andere EDL-uitrusting betekende bijvoorbeeld dat het team minder tijd besteedde aan de stroombron van Curiosity. De vorige twee rovers, de tweeling Spirit en Opportunity, werden op zonne-energie aangedreven. De truc was dat de arrays ongeveer 110 watt konden genereren, maar elke rover had 1500 watt nodig om volledig operationeel te zijn. Volgens Manning was de oplossing om de rovers narcoleptisch te maken - ze zouden slechts een paar uur van elke Marsdag wakker zijn en stroom van een ingebouwde batterij gebruiken om experimenten te rijden of uit te voeren. Daarna deden ze een dutje en werden ze weer wakker om meer werk te doen. "Een dag in het leven van een rover lijkt een beetje meer op een oude hond dan op een raceauto, " schrijft Manning.
Hoewel Curiosity was uitgerust met een nucleaire stroombron in plaats van zonnepanelen, was het ook een veel grotere machine met 11 complexe wetenschappelijke instrumenten en camera's. Naast kracht voor algemene operaties, zouden die instrumenten moeten worden verwarmd om goed te werken op ijskoud Mars. Ongeveer een jaar vóór de lanceringsdatum van 2009, toen details over enkele van de wetenschappelijke instrumenten binnenkwamen, realiseerde het team zich dat zelfs met power-dutjes de batterij van Curiosity te klein was voor de taak. Als u een grotere batterij gebruikt zonder andere plekken te vinden om te knippen, zou de rover te zwaar zijn om te landen.
Van daaruit ontstonden problemen, waaronder zorgen over het wegblazen van rotsmonsters voordat ze konden worden geanalyseerd, en tekenen dat het loskoppelen van de rover van de banden van de luchtkraan een vitale communicatieverbinding zou kortsluiten tijdens de landing. Vertragingen bij het verzenden van voltooide hardware om het ruimtevaartuig te monteren, betekende dat NASA moest bellen en aankondigde dat ze het lanceringsvenster van 2009 zouden missen.
"Zodra je rover dat venster mist ... gaan de kosten automatisch omhoog, en dat is alleen voor de 'taximeter' van het team dat langer moet wachten om van het werk af te komen, " zegt Manning. De zilveren voering was dat de extra tijd het team toestond om de knikken uit te werken - de circuits te repareren, in een grotere batterij te werken - en met succes te lanceren op 26 november 2011.
Een JPL-ingenieur controleert de robotarmbewegingen op een testversie van de Curiosity rover. (NASA / JPL-Caltech) 
Een afbeelding toont de verschillende stappen die Curiosity moest maken om veilig op Mars te landen. (NASA / JPL-Caltech) 
JPL-ingenieurs vieren momenten nadat ze hebben bevestigd dat Curiosity veilig op Mars is geland. (NASA / JPL-Caltech) 
Een rotsachtige rots onthult dat afgeronde stenen worden verweerd uit sedimentair gesteente, een teken dat dit deel van Mars ooit een stromende stroom had. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Het eerste monster poedervormig gesteente werd in februari 2013 afgeleverd aan het scheikundelab van de rover. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Het Chemistry and Mineralogy (CheMin) -experiment met de Curiosity-rover maakte zijn eerste röntgenfoto van een bodemmonster in oktober 2012. De resultaten toonden chemische handtekeningen van mineralen die suggereren dat Martiaans vuil erg lijkt op vulkanische bodems in Hawaii. (NASA / JPL-Caltech / Ames) 
Curiosity nam een foto van zijn linker voorwiel in november 2013 en onthulde krassen, deuken en zelfs lekke banden als gevolg van het rollen over scherpe rotsen. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) 
Eindelijk werd in september de nieuwsgierigheid in de voet van Mount Sharp geboord om monsters te verzamelen voor analyse. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) Sinds de lovenswaardige landing in augustus 2012 heeft Curiosity enorme hoeveelheden gegevens teruggestuurd, van beelden met een hoge resolutie van Mars en zijn manen tot de eerste duidelijke tekenen dat drinkbaar water dat in staat is om leven te ondersteunen ooit op het oppervlak van de planeet stroomde. Iets meer dan een jaar na de missie heeft de rover nu zijn hoofddoel bereikt, de basis van een Marsberg met de bijnaam Mount Sharp. Lagen blootliggend sediment kunnen wetenschappers meer vertellen over het schijnbaar bewoonbare verleden van Mars en kunnen zelfs bewaarde sporen van primitief leven bevatten.
"We waren allemaal absoluut verbijsterd toen het allereerste boorgat een plek op Mars onthulde die miljarden jaren geleden bewoonbaar was", zegt Manning. “Wat we hier hebben is een plek die niet alleen het leven had kunnen ondersteunen, maar het zou, als we blijven zoeken, een plek kunnen zijn die die gegevens chemisch heeft opgeslagen. Daarom hebben we hoge prioriteit gegeven aan het gaan naar de heuvel. '
De roadtrip was niet zonder haken en ogen, vooral de onverwachte slijtage aan de wielen van Curiosity. Toen de wielen werden ontworpen, was de grootste zorg dat een te zware rover vast zou komen te zitten in het zand - een lot dat het einde betekende voor de rover Spirit in 2010. Dus maakte het team de zes grote wielen van Curiosity om te fungeren als drijvende apparaten, zegt Manning. Elk breed, dunebuggy-achtig wiel was uitgehold uit een blok lichtgewicht aluminium.
Wat het team niet wist, is dat de rover over gebeeldhouwde rotsen in klei zou moeten rijden, die als een spijkerbed fungeert. Die vlijmscherpe rotsen begonnen de wielen op te scheuren en Manning verwacht dat een metalen scherf op een dag in de interne bekabeling van de rover kan scheuren en de missie verlamt. Tot die tijd "moeten we zorgvuldig onze weg kiezen", zegt Manning. “We overwegen ook softwarewijzigingen die de schade zouden minimaliseren door ervoor te zorgen dat de wielen een beetje sneller worden als het wiel over een rots klimt. Dit vermindert de slijtage. ”
De glitch laat zien hoe elke Mars-missie kan voortbouwen op de mogelijkheden van de volgende, een proces dat Manning in het boek belicht, terwijl hij lessen beschrijft uit ruimtevaartuigen die teruggaan naar de Viking-landers in de jaren 1970. Hij gebruikt al enkele ervaringen van Curiosity goed in ontwerpen voor de volgende Mars rover, gepland voor lancering in 2020, en in een systeem voor het landen van mensen op Mars met een opblaasbare schijf en een volgende-generatie parachute.
Manning voegt eraan toe dat Curiosity en zijn Martiaanse verwanten ingenieurs toestaan om technologieën te ontwikkelen, zoals autonome stuursoftware, die waarschijnlijk cruciaal zal zijn voor toekomstige rovers op weg naar nog meer afgelegen locaties, zoals de ijzige manen van Jupiter en Saturn. "Als je naar de buitenplaneten gaat, of naar manen zoals Europa, Ganymedes en Enceladus, heb je in alle gevallen een voertuig nodig dat slim is voor autonomie", zegt Rob Manning, momenteel Mars Engineering Manager voor het Jet Propulsion Laboratory van NASA. “We zijn niet joysticks als een op afstand bestuurbare auto. We vertellen het waar we het willen hebben, en het is zijn taak om erachter te komen hoe we daar kunnen komen. '
Maar meer dan de technische onthullingen, gelooft Manning dat het verhaal van nieuwsgierigheid belangrijk is voor de mensheid op een veel fundamenteler, bijna existentieel niveau. "Ik denk dat de boodschap is dat, hoewel MSL een grote budget-NASA-missie was (althans volgens de huidige normen), het niet is gebouwd door abstracte ingenieurs en wetenschappers die in gezichtsloze instellingen werken, " zegt Manning. “In plaats daarvan is het gebouwd door een groep mensen. Mensen net zo menselijk, net zo feilbaar en net zo intelligent als de meeste mensen die je kent. ... Dit is uiteindelijk een menselijke onderneming en we hebben het geluk dat we er deel van uitmaken. "
