Marsile tulevad jälle külalised Maalt

Jari Mäkinen
NASA

NASA uusim ja ambitsioonikaim marsikulguri projekt on auahne plaan tuua punaselt planeedilt pinnaseproovid Maale. Peale selle on sinna teel veel kolm kosmoselaeva.

NASA uus marsikulgur põhineb juba aastaid Marsil töötanud Curiosity-kulguri tehnoloogial. Varem Mars 2020 Roveri nime kandnud kulgurit kutsutakse nüüd nimega Perseverance, mis tähendab otsetõlkes otsustavat, alistamatut ja elujõulist.

Juuli oli kosmoserännakute alustamiseks eriti hea aeg, sest siis sai Marsile lennata kõige lühemat teed pidi. Lühikese aja jooksul saadetigi siis nii Hiinast, Ameerika Ühendriikidest kui üllatuslikult isegi Araabia Ühendemiraatidest sinnapoole teele mitu kosmoselaeva. Emiratesi kosmosesõiduk ehitati Ameerika Ühendriikides ja selle viis üles Jaapani kanderakett. Eesmärgiks oli saada kogemusi, et riik võiks hiljem ise raketi kosmosesse saatmisega hakkama.

Hiina Marsi-projektis on kaks või isegi kolm kosmoseaparaati, kuidas võtta – sonar jääb orbiidile, siis on veel maandur, mis laskub Marsi pinnale, ja edasi veel seal kulgev uurimisjaam. Kui kõik läheb plaanipäraselt, saab Hiinast kolmas riik, kes on edukalt maandunud punasele planeedile ja teine riik USA järel, kelle kulgur seal ringi sõitma hakkab.

Igal teisel aastal saab Marsile lennata

Maa ja Marss tiirlevad ümber Päikese nii, et umbes aasta ja kümne kuu tagant on need üksteisele kõige lähemal. Siis ongi parim aeg kosmoselaeva Marsile saatmiseks.

Aastal 2018 pidid Marsi pinnale laskuma kaks uurimisjaama, kuid lõpuks tegi reisi siiski vaid üks – NASA InSight, mis oli tegelikult plaanis välja saata kaks aastat varem.

Kosmose avastamisel pole aga selline pikk väljalennu hilinemine sugugi haruldane. Eriti võib pikki viivitusi tekkida uuringuseadmete väljatöötamisel, kui teadlased panevad insenere välja töötama lahendusi, mis varem olid võimatud. Testimise käigus tuvastatakse sageli ka ootamatuid defekte või uusi probleeme, mis vajavad parandamist või likvideerimist.

Marsile lendamise puhul on lisaks veel ka stardiaken halastamatu ja kui õigeks ajahetkeks valmis ei jõua, tuleb oodata järgmise aknani, mis saabub natuke vähem kui kahe aasta pärast.

Sama kehtib ka ExoMarsi-projekti kohta, mis loodud Euroopa Kosmoseagentuuri ja Venemaa Kosmoseameti koostöös. Projekt ületas Marsile lennu aja-akna, kuna sondi langevarju toimimise osas tekkisid kahtlused. Järgmine tagasilöök oli meeskonna Maal toimuvaid tööreise pidurdav koroonapandeemia. See sundis stardi edasi lükkama 2022. aastani, kui avaneb uus võimalus lühimat teed pidi Marsile jõuda.

Kokku on punase planeedi orbiidil juba kuus satelliiti ja pinnal kaks seadet.

Orbiidil on kolm NASA orbitaaljaama, kaks Euroopa kosmoseagentuuri satelliiti ning üks India Marsi missiooni tehiskaaslane. Planeedi pinnal sõidab aga NASA Curiosity-kulgur ja paigal seisab uurimisjaam InSight, mis registreerib „marsivärinaid“.

Plutoonium annab Marsil elektrit

2012. aastal Marsile laskunud Curiosity ehk ratastel teaduslabor on umbes kolme meetri pikkune ja kaalub veidi alla 900 kilogrammi.

Suurte rataste tõttu on masin üsna lai – 2,7 meetrit – ja kaameramast kergitab selle maksimaalselt 2,2 meetri kõrguseks. Stereokaamera vaatab maastikku väga pika inimese silmade kõrguselt.

Kulguri ees on kahe meetri pikkune robotkäsi, mille otsas erinevad kobaras uurimisseadmed ja kaamerad.

Väliselt on Marsile saadetav Perseverance nagu Curiosity uusversioon, kuid sisemiselt on tehtud palju muudatusi. Välismõõdud on peaaegu samad, kuid kaalult on see veidi üle 100 kilogrammi raskem. Ka enamik uurimisseadmetest on uued.

Kõige nähtavam väline erinevus on rattad, mis on veelgi suuremad ja laiemad. Curiosity alumiiniumist rattad vajusid Marsi pehmesse pinnasesse, nii et sellest võeti õppust.

Sisemuses on kõige olulisemad uuendused MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment) seadmed ning proovivõtusüsteem, mis pakib kõige huvitavamad pinnaseproovid väikestesse kapslitesse ja jätab need planeedi pinnale. Proovikapslid saab hiljem mõni teine kulgur üles korjata ning analüüsimiseks Maale saata – maapealsed uurimisseadmed on palju paremad kui kulguri enda minilabor.

MOXIE (ehk Marsi hapniku ISRU eksperiment) üritab Marsi atmosfääri süsinikdioksiidist hapnikku toota. Kui kõik õnnestub, saab seda meetodit hiljem kasutada hingamiseks kõlbava õhu ja raketikütuste valmistamiseks.

Uue marsikulguri tagaküljel on suur tuumapatarei, mille sees 4,8 kg plutoonium-238 dioksiidi. Selle aine tekitatav soojus muudetakse elektrivooluks, mis aitab kulguril töötada ühtlase energiavarustusega nii öösel kui päeval, nii planeedi soojal suvel kui külmal talvel. Tolmutormid, mis päikesepaneelidega tekitasid probleeme, ei sega samuti töötamist.

Kopter nimega Ingenuity (Leidlikkus)

Koos kulguriga läheb Marsile väike kopter, saades esimeseks seadmeks, mis teise planeedi pinnalt „õhku“ ehk Marsi hõredasse atmosfääri tõuseb.

Kopter on huvitav lahendus, sest seda saab mõnikord kasutada raskesti ligipääsetavate piirkondade uurimiseks. Kui kõik õnnestub, saavad tulevikus võib-olla isegi inimesed niimoodi Marsil ringi lennata. Teadlasi ja insenere huvitab väga, kas kopter hakkab Marsil tööle nii, nagu oodatakse, sest väga hõredas süsinikdioksiidist koosnevas atmosfääris lendamine erineb Maal lendamisest väga palju.

Maapealsete helikopterite või droonidega võrreldes pöörlevad Marsikopteri suured rootorid väga kiiresti, umbes 2400 pööret minutis. Kopteriga kavatsetakse lennata vähemalt viis korda.

Iga lend kestab eeldatavasti paar minutit, kuna aku ei pea kauem vastu. Kopter tõuseb viie meetri kõrgusele ja võib ühe korraga lennata umbes 600 meetrit. Lennud toimuvad automaatselt, pärast mida jääb kopter vähemalt päevaks seisma aku laadimiseks. Ingenuity’s pole uurimisseadmeid, kuid kaasas on väike kaamera. Kopterilende pildistatakse ka kulguri kaameratega.

Suure ja raske, ligi tonnise seadme pehme „maandumine“ Marsi pinnale on väga keeruline. Lahendusena tuli leiutada vintsisüsteem, mis tundus algul keeruline ja absurdne, kuid toimis ideaalselt ka Curiosity jaoks. Pidurdusraketid ja muu maandumiseks vajalik tehnika paigutatakse platvormile, mille all trosside küljes ripub kulgur ise. Kosmosereisi ajal on see kõik tihedalt kokku pakitud.

Platvorm peatub pidurdusrakettide abil Marsi pinna kohal ning siis vintsitakse kulgur sellelt trossidega alla planeedi pinnale. Kui rattad puudutavad Marsi pinda, lõigatakse trossid läbi ja platvorm lendab pidurdusrakettide viimase kütusevaruga ohutusse kaugusse ning kukub alla.

Platvormi laskumisele eelnevad sündmused pole vähem dramaatilised: kulgur ja platvorm sukelduvad kosmosest Marsi atmosfääri kapsli sees, mille all on kilp. See kaitseb atmosfääri põhjustatud hõõrdumisest tekkiva ülekuumenemise eest. Laskumiskiiruse vähendamiseks avaneb väike langevari, mis mõeldud mitte ainult maandumise stabiliseerimiseks, vaid ka põhivarju välja tõmbamiseks. Siis vajub kapsel allapoole, kuni soojuskaitsekilp eemaldub, seejärel eraldub ka langevari ja lõpuks kulguri peal olev kaitsekest.

Platvorm jälgib oma kõrgust ja asukohta, võrdleb seda kaamerate pildiga ning mälus oleva navigatsiooniinfoga ning suunab raketimootoritega maandumist valitud sihtkohta.

Laskumine toimub uuel kulguril samamoodi nagu Curiosityl, kuid maandumissüsteemi ning maastiku seiresüsteemi on täiustatud. Platvorm suudab laskuda soovitud asukohta umbes 40meetrise täpsusega. Näiteks kui piirkonnas on ohtlikult suuri kive, on veel võimalik laskumist neist mööda suunata. Tenniseväljaku suurusele alale pihta saamine pärast umbes 500 miljoni kilomeetri pikkust reisi on ju päris hea saavutus!

Perseverance on praeguseks õnnelikult teele asunud ja saabub Marsile 18. veebruaril 2021. Siis näeme, kuidas ulmeline laskumine õnnestub ja kas Marsil algab tähtede pilgu all uus vinge uurimisteekond.

Lisa leiad novembri Tehnikamaailmast,

Sarnased artiklid