Cette illustration montre le Mars Opportunity Rover de la NASA, le deuxième des deux rovers d'exploration de Mars à atterrir sur la planète rouge en 2004 pour rechercher des signes de vie passée. NASA/JPL-Caltech Cela semble assez facile :si nous pouvons envoyer un homme sur la lune pour une partie de golf, pourquoi devons-nous envoyer des robots sur Mars ?
Mars, après tout, est la planète qui ressemble le plus à la Terre, c'est-à-dire si la Terre avait une température moyenne de moins 81 degrés F (moins 63 degrés C) et était apparemment sans vie [source :Mars Exploration]. Toujours, ses motifs géologiques ressemblent à une variété d'endroits que nous connaissons sur Terre, de l'ancien, des terres inondées et érodées de l'État de Washington aux déserts de la Vallée de la Mort et au pergélisol de l'Antarctique.
Bien sûr, cela ne veut pas dire qu'une mission habitée vers Mars s'apparente à des vacances en Californie. Les rovers ont permis aux programmes spatiaux non seulement d'explorer la surface martienne, mais aussi de résoudre certains des problèmes qui surgiraient si nous envoyions un jour des femmes ou des hommes sur la planète.
Envoyer un rover n'est pas aussi simple que d'envoyer une voiture pour enfants avec un talkie-walkie cloué sur le toit. Nous explorerons à la fois la technologie et les instruments utilisés sur les rovers d'exploration de Mars, tout en examinant comment ils communiquent avec la Terre. Et la technologie ne déçoit pas; le rover Curiosity, lancé en 2011, a des instruments dessus qui appartiennent vraiment à un film de science-fiction. (Indice :lasers.)
Jusque là, il y a eu plus de 40 tentatives pour entrer en contact avec Mars. Les cinq premières missions ont eu lieu de 1960 à 1962, par l'ex-URSS. Toutes les missions étaient des survols de la planète, ce qui signifie que des vaisseaux ont été lancés sur l'orbite de Mars pour renvoyer des images. Ces missions étaient toutes des échecs; soit le vaisseau spatial n'a pas atteint la planète, soit le vaisseau spatial s'est brisé pendant le voyage. La première mission réussie fut le voyage de 1964 du Mariner 4, un vaisseau américain qui a renvoyé 21 images de la planète.
À partir de maintenant, les États Unis, l'ex-URSS, Le Japon et l'Agence spatiale européenne ont tous lancé des missions vers Mars. Dans les pages suivantes, nous explorerons non seulement les rovers eux-mêmes, mais aussi certaines des découvertes qu'ils ont faites. Passons à la page suivante pour voir pourquoi, exactement, nous envoyons des rovers en premier lieu.
Contenu
Ces six gars sont à peu près aussi proches que nous en avons envoyé des gens sur Mars. L'équipage de six personnes de la mission Mars500 de 520 jours a subi la simulation exténuante d'un vol vers la planète rouge. Photo publiée avec l'aimable autorisation de l'ESA/IBMP - Oleg Volochine Donc, si nous sommes si avancés et si sophistiqués que nous pouvons construire des robots extrêmement compliqués vers Mars, pourquoi ne pouvons-nous pas simplement envoyer Terry l'astronaute ? La raison la plus importante est aussi probablement la plus évidente :Terry n'y arriverait probablement pas.
C'est-à-dire, seulement un tiers environ des missions lancées jusqu'à présent ont été "réussies, " ce qui signifie qu'ils ont fait un voyage sur Mars intact. S'il est facile d'être optimiste quant au près d'un tiers des rovers qui nous ont fourni des informations précieuses, ce n'est pas aussi facile d'encourager un palmarès comme celui-là lorsque Terry l'astronaute est sur la photo. Peu d'entre nous apprécient les chances de mourir tous les trois jours au travail.
Coût, bien sûr, est un autre facteur. Alors que la curiosité, le rover le plus récent qui fait partie de la mission Mars Science Laboratory de la NASA, a coûté 2,47 milliards de dollars à construire, La NASA n'avait toujours pas à rendre compte de choses embêtantes comme permettre à quelqu'un de respirer de l'oxygène [source :Space.com]. Ou revenez de Mars, d'ailleurs. Gardez à l'esprit que les rovers restent sur Mars pour toujours quand nous en avons fini avec eux, mais le voyage de Terry l'Astronaute est plus des vacances qu'un déménagement. Et cela signifie la nourriture, carburant, l'élimination des déchets et une pléthore d'autres coûts - deux fois.
Au-delà de la logistique et du coût, il y a toutes les vastes inconnues sur la façon dont le système humain pourrait réagir à une atmosphère comme Mars. Parce que Mars n'a pas de champ magnétique, les humains recevraient des doses énormes de rayonnement cosmique - pas un problème sur Terre, où le champ magnétique de la planète travaille pour la bloquer. Un 1, Un voyage de 1 000 jours sur Mars a le potentiel d'entraîner 40 % de chances que l'astronaute développe un cancer après son retour sur Terre - pas nécessairement quelque chose que beaucoup de gens recherchent lors d'un entretien d'embauche [source :NASA Science]. Gardez à l'esprit, trop, que si Terry l'Astronaute est aussi Terry la Femme, elle est encore plus à risque :avoir des seins et des organes reproducteurs féminins présente près du double du risque de cancer [source :NASA Science].
Donc sans Terry l'Astronaute qui s'engage à recevoir des doses massives de rayons cancérigènes, il nous reste des explorateurs robotiques. Passez à la page suivante pour en savoir plus sur certaines des missions vers Mars.
Le projet Viking de la NASA est devenu la toute première mission américaine à faire atterrir un vaisseau spatial avec succès à la surface de Mars. Cette photo montre une version d'essai d'un atterrisseur Viking dans le "Mars Yard" original construit au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en 1975. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA/JPL-Caltech/University of Arizona La chose la plus attrayante à propos de l'exploration de Mars est la promesse de trouver de l'eau - ou des preuves passées de l'eau. "L'eau est la clé parce que presque partout où nous trouvons de l'eau sur Terre, nous trouvons la vie, " Le site Web de la NASA souligne. " Si Mars avait une fois de l'eau liquide, ou le fait encore aujourd'hui, il est impérieux de se demander si des formes de vie microscopiques auraient pu se développer à sa surface."
Les premières missions vers Mars ont été survols ; cela signifie qu'ils étaient simplement des vaisseaux en orbite qui renvoyaient des photographies de la planète. Le premier était Mariner 3 en 1962; cependant, la première orbite réussie et les premières photographies sont venues en 1965 de Mariner 4. Lorsque les survols ont pris fin en 1969, la prochaine série de missions a été appelée orbiteurs . La NASA a conçu ces engins spatiaux pour une orbite à plus long terme autour de Mars, collectionner des photographies. Mariner 9, en 1972, a été le premier à photographier toute la surface de Mars.
Les missions en orbite se sont poursuivies, y compris le lancement en 2005 du Mars Reconnaissance Orbiter. L'orbiteur pourrait repérer des objets aussi petits qu'une assiette, tout en transportant des sondeurs pour trouver l'eau souterraine. Peut-être le plus important, il est toujours utilisé comme un outil de communication crucial pour relayer l'information au contrôle de mission.
Mais passons maintenant aux prédécesseurs des rovers. Viking 1 et 2, qui a été lancé au milieu des années 70, les deux avaient atterrisseurs qui est descendu à la surface de Mars. Ils ont été les premiers à découvrir que Mars s'auto-stérilisait, ce qui signifie que la combinaison du rayonnement ultraviolet avec le sol sec et la nature oxydante de la chimie du sol empêche la formation d'organismes.
Quand on pense à des machines plus modernes atterrissant sur Mars, nous commençons généralement par la mission Pathfinder de 1995. Le Pathfinder se composait d'un atterrisseur, équipé d'un parachute pour entrer dans l'atmosphère de Mars, et le rover Sojourner. L'équipement a renvoyé des milliers d'images, ainsi que 15 analyses chimiques de données pédologiques et météorologiques.
En 2003, l'équipe de la mission Mars Exploration Rover a lancé Spirit and Opportunity, dont l'un traversait toujours la planète à la fin de 2011. Passons à la page suivante pour en savoir plus sur ces rovers, leur technologie et leurs découvertes.
Esprit et Opportunité, il s'avère, ne sont pas seulement des mots que nous utilisons pour nous sentir mieux lorsque nous sommes déprimés. En 2003, La NASA a lancé les rovers Spirit et Opportunity au nom gai, qui s'est lancé dans une mission de bien plus grande mobilité et distance que Pathfinder.
Les deux rovers partagent quelques caractéristiques remarquables. Ils peuvent à la fois générer de l'énergie à partir de panneaux solaires et la stocker dans des batteries internes. Juste au cas où des petits hommes verts seraient à proximité, les rovers peuvent prendre des images couleur haute résolution ou sortir des caméras grossissantes pour que les scientifiques terriens scrutent les objets. De multiples spectromètres sur le bras des rovers emploient toutes sortes d'astuces pour déterminer la composition des roches, y compris le suivi de la quantité de chaleur dégagée par un objet et le tir de particules alpha dessus. Spirit et Opportunity ont également été équipés d'une perceuse installée (Rock Abrasion Tool) pour forer la surface de la planète.
Le corps du rover est appelé le boitier electronique chaud ( LA TOILE ). Un pont d'équipement se trouve au-dessus du rover, où le mât (ou œil périscope) et les caméras résident. Les parois peintes en or du corps du rover sont conçues pour résister à des températures de moins 140 degrés F (moins 96 degrés C). À l'intérieur du WEB du rover se trouvent des batteries lithium-ion, les radios et les appareils électroniques comme les spectromètres, tous nécessitant de la chaleur pour fonctionner. Le cerveau du rover est un ordinateur comparable à un haut de gamme, ordinateur portable puissant mais avec des fonctions de mémoire spéciales qui ne se détruiront pas avec les radiations et les arrêts. Les ordinateurs vérifient également en permanence les températures pour garantir un rover "sain".
Ce que Spirit and Opportunity a trouvé était un crédit à la technologie qui leur a permis d'explorer Mars. Quelques mois après l'atterrissage, l'Opportunité a découvert des preuves d'eau salée, ce qui laisse ouverte la possibilité que la vie (et les indices fossiles) aient pu exister à un moment donné sur la planète. Spirit a trébuché sur des rochers qui pointaient vers un précédent, Mars indiscipliné qui a été marqué par des impacts, volcanisme explosif et eaux souterraines [source :NASA Mars].
Nous allons découvrir quelques fonctionnalités et explorations de rovers plus récents, mais d'abord passons lentement à la page suivante et examinons certains des équipements et de la science dont disposent Spirit et Opportunity.
Gardez Rovin'Tout d'abord, il faut noter que si Spirit n'a pas transmis de messages depuis 2010, Opportunity comptabilisait encore des heures de travail depuis Mars et renvoyait des informations sur Terre en 2011. En fait, comme tout terrien, Opportunity recherche des endroits où se cacher pour l'hiver afin d'obtenir le plus d'énergie solaire stockée dans ses batteries.
Ce diagramme montre tous les gadgets et gadgets dont Spirit et Opportunity sont équipés. Image reproduite avec l'aimable autorisation de la NASA Dire simplement que Spirit et Opportunity ont des caméras et des équipements radio sophistiqués ne suffit pas. À 384 livres (170 kilogrammes) chacun - et un total de 850 millions de dollars à construire - vous feriez mieux de croire que l'équipement n'est pas seulement votre fidèle MacBook, collé à une radio AM/FM.
Tout d'abord, une caméra panoramique est monté sur chaque rover pour fournir un contexte géologique plus large. Situé sur le mât à environ 5 pieds (1,5 mètre) du sol, l'appareil photo ne se contente pas de prendre des images en couleur, mais comporte 14 filtres différents qui peuvent identifier les cibles rocheuses et de sol pour les regarder de plus près.
UNE spectromètre d'émission thermique miniature identifie les minéraux sur le site avec un peu d'aide des longueurs d'onde infrarouges. Il est utilisé pour trouver des motifs distinctifs qui pourraient montrer le mouvement de l'eau. Sur le bras du rover se trouve un Spectromètre Moessbauer , qui est placé directement sur des échantillons pour trouver des minéraux ferrifères, un autre outil pour aider à déterminer comment l'eau a affecté le sol et la roche.
Pour déterminer la composition des roches, un Spectromètre à rayons X à particules alpha est utilisé - le même type que l'on trouve dans les laboratoires de géologie, qui aide les scientifiques à déterminer les origines et les changements dans les échantillons. L'outil d'imagerie microscopique peut étudier avec soin la formation et les variations de la roche.
Mais comment diable pouvons-nous réellement découvrir ces incroyables découvertes faites par Spirit et Opportunity ? Bien, ce n'est pas exactement la configuration radioamateur de votre grand-oncle. Bien qu'il existe également une radio UHF à faible puissance et à faible vitesse avec un faible débit de données, il est principalement utilisé comme sauvegarde, et au débarcadère.
En général, les orbiteurs ne communiquent qu'environ trois heures d'informations directement à la Terre. Le reste est en fait intercepté et envoyé à Mars Odyssey et Mars Global Surveyor en orbite, qui transmettent à la Terre - et vice versa. L'orbiteur se déplace d'horizon en horizon en 16 minutes environ; 10 de ces minutes peuvent être utilisées pour communiquer avec les rovers [source :NASA]. Si nous devions deviner, environ 10 mégaoctets de données quotidiennes peuvent être envoyés sur Terre. Ceci est particulièrement utile car les orbiteurs sont en contact plus étroit avec les deux rovers, et ont une fenêtre beaucoup plus longue pour communiquer avec la Terre que l'un ou l'autre rover.
Les rovers utilisent chacun deux antennes pour la communication :une antenne à gain élevé qui peut se diriger pour transmettre des informations vers une antenne sur Terre, et un antenne à faible gain qui peut recevoir et envoyer des informations de toutes les directions à un débit inférieur à celui de l'antenne à gain élevé. Toutes ces communications ont lieu sur le Réseau de l'espace lointain ( DSN ), un réseau international d'antennes avec des moyens de communication dans le désert de Mojave en Californie, Madrid, Espagne, et Canberra, Australie.
Dirigez-vous vers la page suivante pour en savoir plus sur ce que fait un rover au cours d'une journée typique.
Curieusement fortLe Curiosity Rover qui abrite le Mars Science Laboratory est environ deux fois plus grand que Spirit et Opportunity. Environ 10 pieds (3 mètres) de long et 7 pieds (2 mètres) de haut, le rover pèse environ 2, 000 livres (900 kilogrammes), et est conçu avec une suspension "à bascule" qui équilibre le véhicule sur un terrain martien rocheux.
Une carte des voyages d'Opportunity sur le Sol 2756, ou 2, 756 jours après son atterrissage sur Mars. Image reproduite avec l'aimable autorisation de la NASA/JPL/Cornell/Université de l'Arizona Alors que les rovers ne pointent pas exactement une horloge tous les matins, ils envoient des images, ainsi que les données d'instrument et d'état, retour à leurs patrons terrestres.
Extrapoler à partir des données, les scientifiques envoient des commandes au rover pendant la fenêtre de trois heures de communication directe avec l'antenne à gain élevé. Le rover est alors seul pendant 20 heures, exécuter des commandes et envoyer des données d'image aux deux satellites aériens. Les commandants du rover peuvent lui dire de se diriger vers un nouveau rocher, broyer une pierre, analyser une roche, prendre des photos ou recueillir d'autres données avec d'autres instruments.
Le rover et les scientifiques répètent ce schéma pendant peut-être 90 jours. À ce moment, la puissance du rover commencera à diminuer. Aussi, Mars et la Terre s'éloigneront de plus en plus, rendant la communication plus difficile. Finalement, le rover n'aura pas assez de puissance pour communiquer, sera trop loin ou rencontrera une panne mécanique, et la mission sera terminée
Notre mission, cependant, est loin d'être terminé. Passons à la page suivante où nous apprendrons tout sur le dernier ajout à l'aventure d'exploration de Mars.
Illustré ici est l'un des nouveaux membres de l'équipage itinérant sur Mars :Curiosity. Image reproduite avec l'aimable autorisation de la NASA/JPL-Caltech En novembre 2011, La NASA a lancé le Mars Science Laboratory, qui est conçu pour étudier le sol et la roche pour les composés organiques ou les conditions qui pourraient nous aider à comprendre si Mars est - ou a jamais été - capable de supporter "l'habitabilité" de la vie sur la planète. Le Mars Science Laboratory est en fait une fonction du rover Curiosity, qui abrite les instruments scientifiques qui permettront de collecter et d'analyser les échantillons.
En 2004, La NASA a sélectionné quelques propositions différentes d'enquêtes et d'équipements à inclure dans le laboratoire. Avec les États-Unis et le Canada, L'Espagne et la Russie ont également des instruments sur la mission. L'Espagne étudie la Station de surveillance environnementale Rover , conçu pour surveiller l'atmosphère et les rayons ultraviolets. La Russie a fourni le Instrument d'albédo dynamique de neutrons , qui mesure l'hydrogène sous la surface de la planète, indiquant de l'eau ou de la glace.
Une suite d'instruments appelée Analyse d'échantillons sur Mars analysera des échantillons. (Le nom créatif n'est généralement pas une priorité sur les missions scientifiques.) Une fois que le bras du rover a ramassé les échantillons, un chromatographe en phase gazeuse, un spectromètre de masse et un spectromètre laser mesureront les composés carbonés et les rapports isotopiques, qui indiquent l'histoire de l'eau sur Mars. Un spectromètre à rayons X à particules alpha mesurera la quantité de différents éléments.
Vous trouverez également les instruments pratiques suivants à bord du laboratoire :
Mais soyons honnêtes :la partie la plus cool du Mars Science Laboratory est probablement le ChemCam , qui « utilise des impulsions laser pour vaporiser de fines couches de matériau provenant de roches martiennes ou de cibles de sol jusqu'à 7 mètres (23 pieds) » [source :Mars Science Lab Fact]. Il déterminera quels atomes répondent au faisceau, tandis qu'un télescope montre ce que le laser éclaire. Ils aideront les scientifiques à déterminer exactement vers quoi ils aimeraient que le rover se rende, ou ramasser. Au-delà de ça, c'est juste super cool d'avoir des lasers sur des robots.
Si vous êtes toujours en train d'errer dans l'espoir d'en savoir plus sur notre plus proche voisin planétaire, accédez à la page suivante pour en savoir plus sur le fonctionnement des intrépides rovers martiens.
