ידענים: MSL

מאת 6 באוגוסט 2012 4 תגובות

הרובר קיוריוסיטי, שאמור להיות משוגר הבוקר (ב') בשעה 08:30 במכתש גייל במאדים, שוקל 900 קילוגרם. זה הרבה מאד יחסית לרובר הקודם, אופורטיוניטי, שמטייל על מאדים מאז 2004, ומשקלו 170 קילוגרמים בלבד.

תצוגת דגמים בגודל טבעי (מימין לשמאל): קיוריוסיטי, סוג'ורנר, ואופורטיוניטי (או ספיריט, הם תאומים זהים)

תצוגת דגמים בגודל טבעי (מימין לשמאל): קיוריוסיטי, סוג'ורנר, ואופורטיוניטי (או ספיריט, הם תאומים זהים)

לתשומת לבכם, רשומה זו היא החמישית מתוך סדרת כתבות על קיוריוסיטי, שתנחת על מאדים ביום שני בבוקר.
קישורים לרשומות הקודמות תוכלו למצוא בתחתית רשומה זו.

הרובר קיוריוסיטי שוקל 900 קילוגרם. זה הרבה מאד יחסית לרובר הקודם, אופורטיוניטי, שמטייל על מאדים מאז 2004, ומשקלו 170 קילוגרמים בלבד.

אבל ההבדל החשוב הוא לא המשקל היחסי בינהם, אלא משקל המטען הייעודי שעבורו יצרו את המשימה זו, יחסית למשקל הכולל של הרובר. המטען הייעודי במשימות מדעיות הוא מכשירי המחקר. באופורטיוניטי היו 5 מכשירי חישה מדעיים במשקל כולל של 5 קילוגרם. יחסית למשקלו מדובר בכמעט 3%.
בקיוריוסיטי ישנם 10 מכשירי מדידה מדעיים במשקל כולל של 75 קילוגרם, המהווים 8.3% ממשקל הרובר. זו קפיצת המדרגה: טכנולוגיה שמאפשרת מכונה יעילה יותר עם יכולת טובה יותר, שתפעל למשך יותר זמן.

איזה ציוד מותקן על קיוריוסיטי?
בקדמת הרובר מותקן עמוד תצפית עם ראש המסוגל לשתי דרגות חופש (צידוד והגבהה/הנמכה), שגובהו מהקרקע 2 מטרים. בראש העמוד מותקנות 7 מצלמות לתפקידים שונים.

 

ראש עמוד התצפית של קיוריוסיטי

ראש עמוד התצפית של קיוריוסיטי

Mastcam – שתי מצלמות של 2 מגהפיקסל שיצלמו תמונות צבע ווידאו לטובת סריקת השטח לקראת נסיעה, ולסיוע הנדסי של פעולות כמו הפעלת הזרוע הארוכה של הרובר. מכלולי העדשות של המצלמות אינם זהים – העדשה של המצלמה הימנית היא בעלת אורך מוקד ארוך ושדה ראייה צר, והשמאלית בעלת אורך מוקד קצר ושדה ראייה רחב. כל אחת מהמצלמות שומרת את הצילומים בכרטיס זכרון פלאש משלה, כדי לא להעמיס על זכרון המחשב המרכזי. זו השיטה גם בכל שאר המצלמות של קיוריוסיטי.
למצלמות אלו יש סט מסנני צבע שמאפשר צילומים של הקרקע והאטמוספירה לשימוש מדעי. אחד המסננים נועד כדי לאפשר למצלמות להתבונן היישר בשמש, וכך למדוד את כמות האבק באטמוספירה.

ChemCam – זו מצלמה שמטרתה זיהוי סוגי חומרים מרחוק, כדי לקבל החלטות לאיזה סלע כדאי להתקרב והיכן להשקיע זמן באיסוף דגימות. לשם כך מצויידת המצלמה בלייזר, שמסוגל ליינן את השכבה החיצונית של סלעים במרחק של עד 7 מטרים, וטלסקופ כדי לצפות בהבזק שיווצר בנקודת הפגיעה ולאפיין את סוג המינרלים לפי האור שהם פולטים.

הדגמה מצויירת של אופן הפעולה של ChemCam.

הדגמה מצויירת של אופן הפעולה של ChemCam.

את קרן הלייזר כמובן שלא רואים.
המצלמה עצמה היא מונוכרומטית ברזולוציה של 1 מגהפיקסל, ויכולה לשמש גם לתצפית ללא הפעלת הלייזר. הלייזר מופעל לפולסים קצרצרים, כ- 5 מיליארדיות השניה, ובזמן זה הוא מעביר למטרה שלו מעל מיליון וואט.
מכשיר הספקטרומטר שמנתח את הבזק הפלזמה שנוצר, מכיר 6144 אורכי גל שונים, בתחום התת-אדום ועד על-סגול, וזיהוי הצירופים שלהם מאפשר זיהוי של סוגי החומר שמצפים את הסלע שנצרב בלייזר.
מכשיר זה הוא גם מהיר יחסית למכשירי ניתוח החומרים המוצקים שמותקנים על קיוריוסיטי, שמשך פעולתם על דגימה בודדת יכול להמשך ימים שלמים.

NavCam – שני זוגות של מצלמות שנועדו להכוונת הרובר בנסיעתו. המצלמות פועלות יחד לראייה סטריאוסקופית.

על עמוד התצפית מותקנים גם שני חיישני סביבה הנקראים REMS, שיאספו מידע באופן כמעט רציף לכל משך המשימה. החיישנים ימדדו את מהירות וכיוון הרוח, לחץ האוויר, לחות, טמפרטורת האוויר, טמפרטורת הקרקע, ואת קרינת העל-סגול המגיעה מהשמש.

בחלקו התחתון של הרובר, בחזית ובירכתיים, מותקנים שני זוגות של מצלמות HazCam, שתפקידן לסייע בניווט באמצעות תצפית לטווח קרוב – סמוך לגחון של הרובר. התפקיד הנוסף שלהן הוא לעזור לכוון את הזרוע של קיוריוסיטי כאשר היא קרובה לקרקע.

RAD – חיישן להערכת קרינה. זהו למעשה טלסקופ בעל שדה ראייה רחב, שנועד לזהות קרינה קוסמית וחלקיקים עתירי אנרגיה המגיעים מהחלל ועלולים להזיק לרקמות חיות, וכך יאסוף מידע שיהיה חיוני לתכנון משלחת אנושית למאדים בעתיד. מכשיר זה כבר עובד ומתעד את הקרינה שמגיעה לקיוריוסיטי במהלך מסעה בחלל בדרך למאדים.

DAN – מכשיר לזיהוי מינרלים מתחת לפני השטח. מכשיר זה נמצא בתחתית הרובר, ומשתמש בשיטה של שחרור ניוטרונים אל הקרקע, וניטור הניוטרונים החוזרים. לפי התנע של החלקיקים החוזרים ניתן לקבוע את מסת האטומים שנפגעו וכך את הסוג של החומר המסתתר מתחת לקרקע.

הצריח שבקצה הזרוע של קיוריוסיטי

הצריח שבקצה הזרוע של קיוריוסיטי

לקיוריוסיטי יש זרוע בקדמתה, שנועדה לבחינה מקרוב ולאיסוף של דגימות קרקע. הזרוע היא מפרקית באורך שני מטרים, ובעלת חמש דרגות חופש. הצריח שבקצה מכיל מכשירים לאיסוף דגימות גיאולוגיות.
MAHLI – "הזכוכית המגדלת" של הזרוע. זו מצלמת צבע בעלת מרחק מוקד ניתן לשליטה. כאשר היא תשמש לבחינת סלעים מקרוב, היא תוכל להגיע לרזולוציה של פחות מ- 14 מיקרון (!), פרמטר שיאפשר לזהות מינרלים לפי המבנים הגבישיים. באמצעות הזזת המוקד, היא תוכל לזהות ממרחק של מטר פרטים בגודל חצי מילימטר.
כשמביטים מקרוב על הקרקע עלולה להיות בעיה של הצללה, ולכן המצלמה מצויידת בשתי נוריות LED שיאפשרו צילום אפילו בתנאי לילה. שתי נוריות LED נוספות ישמשו לתאורה בתדר על-סגול, שיאפשרו בדיקת חומרים פלואורסצנטיים.

APXS – ספקטרומטר שיורה חלקיקי אלפא (גרעיני הליום שנפלטים בהתפרקות טבעית של חומר רדיואקטיבי) אל מטרה קרובה, והמטרה "משיבה" בפליטת קרינת X שהמכשיר מודד וכך מסוגל לזהות את החומר שממנו עשויה המטרה. מכשיר זה מסוגל לזהות כמויות זעירות ביותר של חומר, וישמש למציאת מטרות לאיסוף דגימות. מכשיר APXS היה קיים בכל הרוברים הקודמים שנחתו על מאדים, אבל הפעם שדרגו אותו עם מתקן קירור כדי שיוכל לפעול גם בשעות היום, ועם יכולת להשתמש בקרן החלקיקים עצמה על מנת למדוד ולהגיע למרחק אידיאלי מהמטרה.

PADS – זוהי המקדחה וכלי איסוף החומר המוצק של קיוריוסיטי. היא מסוגלת לקדוח עד 5 סנטימטרים לתוך סלע, ולאסוף דרך המקדח את האבקה שלו. כל מי שעבד עם מקדחה בעבר יודע שלא מספיק רק מקדח מסתובב, ולכן גם מקדחה זו היא פטישון, שמכה בסלע תוך כדי יצירת הקדח. כל מי שעבד עם מקדחה יודע שלפעמים המקדח נתקע בכוח בתוך הקיר וקשה להוציא אותו. הפתרון של קיוריוסיטי הוא לנתק את הביט (ראש המקדח) ולהשאיר אותו בסלע. יש שני ביטים חלופיים בחזית של הרובר, ותרגיל ההחלפה הוא פשוט ומהיר למדי.

DRT – זו בעצם מברשת לניקוי משטחי סלע שרוצים לבחון מקרוב או לקדוח בהם. המברשת עשויה שערות פלדה שמסתובבות בכוח מנוע חשמלי, וכך מנקות מאבק עיגול בקוטר כארבעה סנטימטרים.

CHIMRA – קופסת מכשירים בצריח הזרוע של קיוריוסיטי, שתפקידה לאסוף, לסנן ולהגיש דגימות קרקע למכשירי הניתוח הנמצאים בתוך הרובר. ל- CHIMRA יש כף איסוף קטנה שאיתה ניתן לאסוף חול מהקרקע. גם האבקה שנאספה בקידוח מצטרפת לקופסה זו. לאחר האיסוף, מתחילים הזרוע והצריח בסדרת תנועות שמעבירות בכוח הכבידה את החומר שנאסף דרך מבוך שממיין, מסנן ואוסף למנות מדודות את הדגימות. מכשירי הניתוח מסוגלים לעבוד עם גרגרים שקוטרם אינו עולה על גודל מסויים, ולכן נדרש סינון. ישנן שתי מסננות – לגודל גרגרים של מילימטר אחד, ולגודל של 150 מיקרון.
כדי לסייע לגרגרים לעבור בין התאים והמעברים הזעירים שבמכשיר, ישנו מתקן שמרעיד את כל קופסת האיסוף כדי שהגרגרים לא יוכלו להישאר במקום אחד.
גרגרים גדולים יותר ניתן להניח על מגש תצפית קטן שבולט מחזית הרובר, שם ניתן לבחון אותם באמצעות APXS ו- MAHLI. את המגש אפשר לנקות לפני השימוש בעזרת DRT.

לאחר איסוף וטיפול ראשוני בחומר המוצק שנאסף, ניתן להכניס אותו לאחד משני מתקני ניתוח כימי של האבקות.
CheMin – ניסוי לחקירה וניתוח של דגימות מוצקות באמצעות תבנית עקיפה של קרני X. המכשיר מסוגל לזהות את סוג המינרלים ואת הכמויות שלהם בדגימת הקרקע שמוצגת בפניו. תבנית העקיפה נוצרת כאשר מאירים באור בעל אורך גל יחיד דרך שכבה דקה מאד של חומר. הגבישים של החומר יוצרים תבנית של אור וצל שמאפיינת את סוג הגביש, וכך אפשר לזהות אותו. האבקה המסוננת נשפכת מהזרוע אל תוך המשפך של CheMin שעל גבו של הרובר, ואל תוך אחד מ- 32 תאי דגימה. כל זוג תאים נמצא על זרוע בצורת מקול, שרוטט כדי לארגן את הגרגרים בצורה מסודרת. הזרועות נמצאות על גלגל שבאמצעות סיבוב שלו ניתן להביא כל אחד מהתאים מול מקור קרני ה- X כדי לבחון אותו.
בחינת תא אחד של CheMin נמשכת הרבה זמן, עד כדי 10 שעות, ויתכן שיבצעו אותה רק בלילות של מאדים מכיוון שהאלקטרוניקה של המכשיר דורשת טמפרטורות נמוכות מאד.

SAM – זה המכשיר המדעי המתוחכם ביותר שהוטס למאדים עד כה, והגדול ביותר שמותקן בקיוריוסיטי. זוהי בעיקרון מעבדה לניתוח כימי של חומרים גזיים, הן מהאטמוספירה, והן מדגימות הקרקע. הגזים מהאטמוספירה נכנסים מפתחים עם מסננים בחזית הרובר, והמוצקים, אותה אבקה שנאספה באמצעות הזרוע, מוכנסים דרך אחד משני משפכים שעל הגב של קיוריוסיטי.
בתוך SAM ישנם שני תנורים המסוגלים לחמם את דגימת הקרקע שבתוכם לטמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס. מהגזים שנפלטים מהם בעת החימום ניתן לזהות את החומרים המרכיבים אותם, עם דגש על זיהוי חומרים אורגניים.
לצורך זיהוי הגזים ישנם שלושה מכשירים שמבצעים עבודה משותפת: ספקטרומטר מסות, שמזהה גזים לפי משקל המולקולות שלהם, ובנוסף גם ספקטרומטר לייזר וכרומטוגרף.
זה לא הכל. החומר שמוכנס ל- SAM מוכנס לאחת מ- 74 כוסיות שמתניידות בין המתקנים השונים. רובן עשויות קווארץ, שעמיד בחום, וכך הן נכנסות לאפייה בתנור. כאשר דוגמת קרקע סיימה את הניתוח שלה, היא יכולה לעבור חימום כדי לנקות אותה משאריות ולהכין אותה לשימוש חוזר. הכוסיות האחרות מכילות חומר ממס, ואטומות ביריעת מתכת. כשמגיע הזמן להשתמש בהן, מנקבים את הכיסוי ושופכים את הדגימה לתוך הנוזל שבכוסית. לאחר מכן מכניסים את הכוסית לתנור לחום שמתאים לזירוז התגובה הכימית וליצירת גזים.

 

לסיכום, אמליץ לצפות בשני הסרטונים הקצרים שבהם מסבירה Emily Lakdawalla, כתבת הטכנולוגיה והמדע של האגודה הפלנטרית, על המצלמות ועל הציוד המדעי של קיוריוסיטי: קישור.

תזכורת: עוד יממה וקצת לנחיתה. ביום שני, משעה 08:00 בבוקר לכל המאוחר, אתחיל לנטר את ערוצי המדיה שעוסקים בנחיתה, ואעדכן בדיווחים שוטפים את דף הפייסבוק "מסה קריטית".
אם אתם מעוניינים להתעדכן בזמן אמת, להשתתף בשיחה ולשאול אותי שאלות, הרשמו בדף הפייסבוק כבר עכשיו.

סאם אתם מעוניינים להתעדכן בזמן אמת, להשתתף בשיחה ולשאול אותי שאלות, הרשמו בדף הפייסבוק כבר עכשיו.

רשומה ראשונה בסדרת קיוריוסיטי: כמה קשה לנחות על מאדים?
רשומה שניה בסדרת קיוריוסיטי: צלילה לאטמוספירה של מאדים
לחלק השלישי: סיום שלב הנחיתה של קיוריוסיטי
רשומה רביעית בסדרה: מה מחפשים במכתש גייל שבמאדים?

4 תגובות ל “איזה ציוד לוקחים למאדים?”

הוספת תגובה

  • (will not be published)