Esta ilustração mostra o Mars Opportunity Rover da NASA, o segundo dos dois robôs de exploração de Marte a pousar no Planeta Vermelho em 2004 para procurar por sinais de vida passada. NASA / JPL-Caltech Parece fácil:se pudermos levar um homem até a lua para uma partida de golfe, por que temos que enviar robôs para Marte?
Marte, Afinal, é o planeta que mais se assemelha à Terra - isto é, se a Terra tivesse uma temperatura média de menos 81 graus F (menos 63 graus C) e estivesse aparentemente sem vida [fonte:Mars Exploration]. Ainda, seus padrões geológicos se assemelham a uma variedade de lugares com os quais estamos familiarizados na Terra, do antigo, terras erodidas e marcadas por enchentes do estado de Washington até os desertos do Vale da Morte e o permafrost da Antártica.
Claro, isso não significa que uma missão tripulada a Marte seja semelhante a férias na Califórnia. Os veículos espaciais permitiram que os programas espaciais não apenas explorassem a superfície marciana, mas também descobrissem alguns dos problemas que surgiriam se um dia mandássemos mulheres ou homens ao planeta.
Despachar um veículo espacial não é tão fácil quanto mandar um carro infantil com um walkie-talkie pregado no teto. Exploraremos a tecnologia e os instrumentos usados nos rovers de exploração de Marte, ao mesmo tempo em que analisa como eles se comunicam com a Terra. E a tecnologia não decepciona; o rover Curiosity, lançado em 2011, tem instrumentos que realmente pertencem a um filme de ficção científica. (Dica:lasers.)
Até aqui, houve mais de 40 tentativas de contato com Marte. As primeiras cinco missões aconteceram de 1960 a 1962, pela ex-URSS. Todas as missões foram sobrevoando o planeta, o que significa que as naves foram lançadas na órbita de Marte para enviar imagens de volta. Essas missões foram todas fracassadas; ou a espaçonave não conseguiu chegar ao planeta ou a espaçonave se partiu durante a viagem. A primeira missão bem-sucedida foi a viagem de 1964 do Mariner 4, uma nave dos Estados Unidos que retornou 21 imagens do planeta.
A partir de então, os Estados Unidos, a ex-URSS, O Japão e a Agência Espacial Européia lançaram missões a Marte. Nas páginas seguintes, exploraremos não apenas os próprios rovers, mas também algumas das descobertas que eles fizeram. Vamos passar para a próxima página para ver por que, exatamente, estamos enviando robôs em primeiro lugar.
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Esses seis caras são o mais perto que chegamos de enviar pessoas a Marte. A tripulação de seis pessoas da missão Mars500 de 520 dias passou por uma simulação extenuante de um vôo para o planeta vermelho. Foto cedida pela ESA / IBMP - Oleg Voloshin Então, se somos tão avançados e sofisticados que podemos construir robôs extremamente complicados para Marte, Por que não podemos simplesmente enviar Terry, o Astronauta? O motivo mais importante também é provavelmente o mais óbvio:Terry provavelmente não iria conseguir chegar lá.
Isso é, apenas cerca de um terço das missões lançadas até agora foram "bem-sucedidas, "o que significa que eles fizeram uma viagem a Marte intacta. Embora seja fácil ser otimista sobre os quase um terço dos robôs que nos forneceram informações valiosas, não é tão fácil torcer por um histórico como aquele quando Terry, o Astronauta, está na foto. Poucos de nós gostam da probabilidade de morrer a cada três dias no trabalho.
Custo, claro, é outro fator. Enquanto curiosidade, o rover mais recente que faz parte da missão Mars Science Laboratory da NASA, custou US $ 2,47 bilhões para construir, A NASA ainda não precisava se responsabilizar por coisas incômodas, como permitir que alguém respire oxigênio [fonte:Space.com]. Ou volte de Marte, para esse assunto. Lembre-se de que os rovers ficarão em Marte para sempre quando terminarmos com eles, mas a viagem de Terry, o Astronauta, é mais um período de férias do que uma mudança. E isso significa comida, combustível, eliminação de resíduos e uma infinidade de outros custos - duas vezes.
Além da logística e do custo, estão todas as incógnitas sobre como o sistema humano poderia reagir a uma atmosfera como Marte. Porque Marte não tem campo magnético, humanos receberiam doses colossais de radiação cósmica - o que não é um problema na Terra, onde o campo magnético do planeta funciona para bloqueá-lo. A 1, Uma viagem de 000 dias a Marte tem o potencial de resultar em 40 por cento de chance de o astronauta desenvolver câncer depois de retornar à Terra - não necessariamente algo que muitas pessoas procuram ao fazer uma entrevista de emprego [fonte:NASA Science]. Tenha em mente, também, que se Terry, o Astronauta, também é Terry, a Mulher, ela corre um risco ainda maior:ter seios e órgãos reprodutivos femininos apresenta quase o dobro do risco de câncer [fonte:NASA Science].
Portanto, sem Terry, o Astronauta, se inscrevendo em doses massivas de raios cancerígenos, ficamos com exploradores robóticos. Vá para a próxima página para aprender sobre algumas das missões a Marte.
O Projeto Viking da NASA se tornou a primeira missão dos EUA a pousar uma espaçonave com sucesso na superfície de Marte. Esta foto mostra uma versão de teste de um módulo de pouso Viking no "Mars Yard" original construído no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em 1975. Foto cedida pela NASA / JPL-Caltech / Universidade do Arizona A coisa mais atraente sobre a exploração de Marte é a promessa de encontrar água - ou evidências anteriores de água. "A água é a chave porque em quase todos os lugares onde encontramos água na Terra encontramos vida, "O site da NASA aponta." Se Marte já teve água líquida, ou ainda faz hoje, é convincente perguntar se alguma forma de vida microscópica poderia ter se desenvolvido em sua superfície. "
As primeiras missões a Marte foram sobrevôo ; isso significa que eram simplesmente naves em órbita que enviavam fotos do planeta. O primeiro foi o Mariner 3 em 1962; Contudo, a primeira órbita e fotografias bem-sucedidas vieram em 1965 da Mariner 4. Quando os sobrevôos terminaram em 1969, a próxima série de missões foi referida como orbitadores . A NASA projetou essas espaçonaves para uma órbita de longo prazo em torno de Marte, coletando fotografias. Mariner 9, em 1972, foi o primeiro a tirar fotos de toda a superfície de Marte.
As missões em órbita continuaram, incluindo o lançamento em 2005 do Mars Reconnaissance Orbiter. O orbitador pode localizar objetos tão pequenos quanto um prato de jantar, ao mesmo tempo que carrega sirenes para encontrar água subterrânea. Talvez o mais importante, ainda é usado como uma ferramenta de comunicação crucial para retransmitir informações para o controle da missão.
Mas vamos ver os antecessores dos veículos espaciais agora. Viking 1 e 2, que foi lançado em meados dos anos 70, ambos tiveram Landers que desceu à superfície de Marte. Eles foram os primeiros a descobrir que Marte se autoesterilizava, o que significa que a combinação da radiação ultravioleta com o solo seco e a natureza oxidante da química do solo evita a formação de organismos.
Quando pensamos em máquinas mais modernas pousando em Marte, geralmente começamos com a missão Pathfinder de 1995. O Pathfinder consistia em um módulo de pouso, equipado com um pára-quedas para entrar na atmosfera de Marte, e o rover Sojourner. O equipamento retornou milhares de imagens, bem como 15 análises químicas de solo e dados meteorológicos.
Em 2003, a equipe da missão Mars Exploration Rover lançou o Spirit and Opportunity, um dos quais ainda estava atravessando o planeta no final de 2011. Vamos rastejar para a próxima página para aprender mais sobre esses rovers, sua tecnologia e descobertas.
Espírito e oportunidade, acontece que, não são apenas palavras que usamos para nos sentirmos melhor quando estamos deprimidos. Em 2003, A NASA lançou os rovers alegremente nomeados Spirit e Opportunity, que embarcou em uma missão de muito maior mobilidade e distância do que a Pathfinder.
Ambos os rovers compartilham algumas características notáveis. Eles podem gerar energia a partir de painéis solares e armazená-la em baterias internas. Apenas no caso de algum homenzinho verde estar por perto, os rovers podem obter imagens coloridas de alta resolução ou usar câmeras de ampliação para que os cientistas terrestres examinem os objetos. Vários espectrômetros no braço dos rovers empregam todos os tipos de truques para determinar a composição das rochas, incluindo o rastreamento de quanto calor um objeto está emitindo e o disparo de partículas alfa nele. Spirit e Opportunity também foram equipados com uma broca instalada (Rock Abrasion Tool) para perfurar a superfície do planeta.
O corpo do rover é chamado de caixa eletronica quente ( REDE ) Uma plataforma de equipamentos fica em cima do rover, onde o mastro (ou olho de periscópio) e as câmeras residem. As paredes pintadas de ouro do corpo do rover são projetadas para resistir a temperaturas de -140 graus F (96 graus C negativos). Dentro da WEB do rover estão baterias de íon de lítio, rádios e coisas eletrônicas como espectrômetros, todos exigindo calor para funcionar. O cérebro do rover é um computador comparável a um computador de última geração, laptop poderoso, mas com funções de memória especiais que não serão destruídas com radiação e desligamentos. Os computadores também verificam continuamente as temperaturas para garantir um rover "saudável".
O que a Spirit e Opportunity descobriram foi um crédito para a tecnologia que lhes permitiu explorar Marte. Alguns meses após o desembarque, a oportunidade descobriu evidências de água salgada, o que deixa em aberto a possibilidade de que vida (e indicações fósseis) pode ter existido em algum momento no planeta. O Espírito tropeçou em rochas que apontavam para um anterior, mais indisciplinado Marte que foi marcado por impactos, vulcanismo explosivo e água subterrânea [fonte:NASA Mars].
Vamos aprender sobre alguns recursos e explorações de rovers mais recentes, mas primeiro vamos lentamente ir para a próxima página e dar uma olhada em alguns dos equipamentos e ciência que o Spirit e Opportunity têm.
Keep Rovin 'Primeiramente, deve-se notar que embora o Spirit não tenha transmitido nenhuma mensagem desde 2010, O Opportunity ainda estava registrando horas de trabalho de Marte e enviando informações de volta à Terra em 2011. Na verdade, como qualquer terráqueo, Oportunidade busca lugares para se refugiar no inverno, a fim de obter o máximo de energia solar armazenada em suas baterias.
Este diagrama mostra todos os dispositivos e dispositivos com os quais o Spirit e Opportunity veio equipado. Imagem cortesia da NASA Apenas dizer que o Spirit e o Opportunity têm câmeras e algum equipamento de rádio sofisticado realmente não resolve. Com 384 libras (170 kg) cada - e um total de US $ 850 milhões para construir - é melhor você acreditar que o equipamento não é apenas o seu confiável MacBook, supercolado a um rádio AM / FM.
Em primeiro lugar, uma câmera panorâmica é montado em cada rover para fornecer um contexto geológico mais amplo. Localizado no mastro a cerca de 1,5 metros do solo, a câmera não apenas tira imagens coloridas, mas carrega 14 filtros diferentes que podem identificar alvos de rocha e solo para olhar mais de perto.
UMA espectrômetro de emissão térmica em miniatura identifica minerais no local com uma pequena ajuda de comprimentos de onda infravermelhos. É usado para encontrar padrões distintos que podem mostrar o movimento da água. No braço do rover está um Espectrômetro Moessbauer , que é colocado diretamente nas amostras para encontrar minerais contendo ferro, outra ferramenta para ajudar a determinar como a água afetou o solo e as rochas.
Para determinar a composição das rochas, um Espectrômetro de raios-x de partículas alfa é usado - o mesmo tipo encontrado em laboratórios de geologia, o que ajuda os cientistas a determinar as origens e alterações nas amostras. A ferramenta de imagem microscópica pode investigar cuidadosamente a formação de rochas e variações.
Mas como diabos vamos realmente descobrir sobre essas descobertas incríveis que o Spirit e o Opportunity fazem? Nós vamos, não é exatamente a configuração de rádio amador do seu tio-avô. Embora haja também um rádio UHF de baixa potência e baixa velocidade com uma taxa de dados insuficiente, é usado principalmente como backup, e na aterrissagem.
Em geral, os orbitadores estão apenas comunicando cerca de três horas de informações diretamente para a Terra. O resto é interceptado e enviado para a órbita Mars Odyssey e Mars Global Surveyor, que transmitem para a Terra - e vice-versa. O orbitador se move de horizonte a horizonte em cerca de 16 minutos; 10 desses minutos podem ser usados para comunicação com os rovers [fonte:NASA]. Se tivéssemos que adivinhar, cerca de 10 megabytes de dados diários podem ser enviados para a Terra. Isso é especialmente útil porque os orbitadores estão em contato mais próximo com ambos os rovers, e têm uma janela muito mais longa para se comunicar com a Terra do que qualquer um dos rover.
Cada um dos rovers usa duas antenas para comunicação:a antena de alto ganho que pode se orientar para transmitir informações em direção a uma antena na Terra, e um antena de baixo ganho que pode receber e enviar informações de todas as direções a uma taxa menor do que a antena de alto ganho. Todas essas comunicações ocorrem no Deep Space Network ( DSN ), uma rede internacional de antenas com recursos de comunicação no deserto de Mojave, na Califórnia, Madrid, Espanha, e Canberra, Austrália.
Siga para a próxima página para aprender sobre o que um rover faz em um dia normal.
Curiosamente forteO Curiosity Rover que abriga o Laboratório de Ciências de Marte tem quase o dobro do tamanho do Spirit e Opportunity. Cerca de 3 metros de comprimento e 2 metros de altura, o rover pesa cerca de 2, 000 libras (900 quilogramas), e é projetado com uma suspensão "rocker" que equilibra o veículo sobre o terreno rochoso de Marte.
Um mapa das viagens do Opportunity na Sol 2756, ou 2, 756 dias após pousar em Marte. Imagem cortesia da NASA / JPL / Cornell / University of Arizona Embora os rovers não estejam exatamente batendo no relógio todas as manhãs, eles enviam imagens, junto com o instrumento e os dados de status, de volta para seus chefes da Terra.
Extrapolando a partir dos dados, os cientistas enviam comandos para o rover durante a janela de comunicação direta de três horas com a antena de alto ganho. O rover fica sozinho por 20 horas, execução de comandos e envio de dados de imagem para os dois satélites aéreos. Os comandantes do rover podem dizer a ele para se mover em direção a uma nova rocha, moer uma pedra, analise uma rocha, tire fotos ou reúna outros dados com outros instrumentos.
O rover e os cientistas repetem esse padrão por cerca de 90 dias. Nesse ponto, a potência do rover começará a diminuir. Também, Marte e a Terra estarão cada vez mais distantes, tornando a comunicação mais difícil. Eventualmente, o rover não terá energia suficiente para se comunicar, estará muito longe ou terá falha mecânica, e a missão estará acabada
Nossa missão, Contudo, está longe de terminar. Vamos fazer uma viagem para a próxima página, onde aprenderemos tudo sobre a mais nova adição à aventura de exploração de Marte.
Ilustrado aqui está um dos mais novos membros da tripulação viajando por Marte:Curiosidade. Imagem cortesia da NASA / JPL-Caltech Em novembro de 2011, A NASA lançou o Mars Science Laboratory, que foi projetado para estudar o solo e as rochas em busca de compostos orgânicos ou condições que possam nos ajudar a entender se Marte é - ou já foi - capaz de suportar a "habitabilidade" da vida no planeta. O Mars Science Laboratory é na verdade uma função do rover Curiosity, que abriga os instrumentos científicos que irão coletar e analisar as amostras.
Em 2004, A NASA selecionou algumas propostas diferentes de investigações e equipamentos para incluir no laboratório. Junto com os Estados Unidos e Canadá, Espanha e Rússia também têm instrumentos na missão. A Espanha está estudando o Estação de monitoramento ambiental rover , projetado para inspecionar a atmosfera e os raios ultravioleta. A Rússia forneceu o Instrumento de Albedo Dinâmico de Nêutrons , que mede o hidrogênio abaixo da superfície do planeta, indicando água ou gelo.
Um conjunto de instrumentos chamado Análise de amostra em Marte irá analisar amostras. (A nomenclatura criativa geralmente não é uma prioridade em missões científicas.) Depois que o braço do rover coleta as amostras, um cromatógrafo de gás, um espectrômetro de massa e um espectrômetro de laser irão medir compostos contendo carbono e razões de isótopos, que indicam a história da água em Marte. Um espectrômetro de raios-X de partículas alfa medirá a quantidade de diferentes elementos.
Você também encontrará os seguintes instrumentos úteis a bordo do laboratório:
Mas sejamos honestos:a parte mais legal do Laboratório de Ciências da Mars é provavelmente o ChemCam , que "usa pulsos de laser para vaporizar camadas finas de material de rochas marcianas ou alvos de solo a até 7 metros (23 pés) de distância" [fonte:Mars Science Lab Fact]. Ele vai determinar quais átomos respondem ao feixe, enquanto um telescópio mostra o que o laser ilumina. Eles ajudarão os cientistas a determinar para onde exatamente eles gostariam que o rover viajasse, ou pegar. Além disso, é muito legal ter lasers em robôs.
Se você ainda está vagando pela terra na esperança de aprender mais sobre nosso vizinho planetário mais próximo, navegue até a próxima página para aprender muito mais informações sobre como funcionam os intrépidos rovers de Marte.
