Mars Science Laboratory, amerikansk Mars-landingssonde som med det forholdsvis store kjøretøyet Curiosity ble skutt opp fra Cape Canaveral Air Force Station i Florida 26. november 2011. Bærerakett var en Atlas V.

Landingen på Mars 6. august er omtalt som en ingeniørbragd. Ikke bare fordi den skjedde helt automatisk, men også fordi det utpekte, snevre landingsområdet krevet en stor grad av manøvreringsevne i Mars-atmosfæren og fordi en ny, til dels uprøvet landingsteknikk ble benyttet for første gang.

Overfarten fra Jorden foregikk i en 563 millioner kilometer lang bane. Ved fremkomsten var avstanden til Jorden 248 millioner kilometer, som radiosignalene brukte 13,8 minutter på å tilbakelegge. Denne tiden gir forklaring på hvorfor landingen måtte være fullstendig automatisk dirigert – når det tok ca. syv minutter fra møtet med Mars-atmosfæren til Curiosity sto på planetens overflate, ville styresignaler fra bakken simpelthen ikke nå frem i tide.

Under overfarten var Curiosity festet til en rakettplattform og omgitt av et kjegleformet beskyttelsesskall med et butt varmeskjold nederst. Ni minutter før møtet med Mars-atmosfæren sørget små rakettmotorer i beskyttelsesskallet for å stoppe et stabiliseringsspinn på to omdreininger i minuttet og for å orientere kapselen slik at varmeskjoldet pekte fremover. Deretter kvittet skallet seg med to 75 kilograms wolframvekter for å flytte kapselens massesenter midlertidig bort fra lengdeaksen. På den måten ville det være mulig å styre kapselen i atmosfæren ved å dreie på den.

Møtet med den tynne atmosfæren skjedde i en høyde av ca. 130 kilometer og ved en hastighet på 5900 meter i sekundet. Det butte varmeskjoldet sørget for størstedelen av oppbremsingen, og temperaturen på de mest utsatte stedene nådde omkring 2100 grader 75 sekunder etter at nedfarten ble innledet. Senere ble det utført vide, S-formede svinger for ytterligere hastighetsreduksjon og for justering av banen, alt styrt av datamaskiner om bord. Et nytt sett av wolfram-vekter – seks stykker på 25 kilogram hver – ble sluppet, denne gang for å føre kapselens massesenter tilbake til lengdeaksen.

Få sekunder senere ble en 16 meters fallskjerm av nylon satt ut. Høyden var omkring 11 km, hastigheten 405 meter i sekundet. Etter ytterligere 24 sekunder ble varmeskjoldet fraskilt. Høyden var nå ca. 8 kilometer, hastigheten rundt 125 meter i sekundet.

Et kamera begynte å gjøre videoopptak av bakken under. Curiosity var fremdeles festet til plattformen med rakettmotorer, og omgitt av beskyttelseskallets øverste del. En landingsradar begynte å registrere synkehastighet og høyde.

Beskyttelsesskallets øverste del og fallskjermen skilte lag med plattformen rundt 80 sekunder etter at varmeskjoldet ble sluppet. På dette tidspunktet var Curiosity 1,4 kilometer over overflaten og synkehastigheten 80 meter i sekundet. Åtte rakettmotorer i par på plattformen ble startet opp. Motorene kunne skyvkraftreguleres, og ble styrt av datamaskinene på grunnlag av informasjon fra landingsradaren. Plattformens synkehastighet ble redusert til 0,75 meter i sekundet.

De tidligere Mars-kjøretøyene Sojourner i juli 1997 og Spirit/Opportunity i januar 2004 var beskyttet av oppblåsbare gassposer da de falt fritt det siste, korte stykket mot Mars. Alle tre kjøretøyer klarte seg, men posene førte til at de spratt og rullet i møtet med overflaten. Curiosity var for tung for denne metoden.

I stedet anvendte ingeniørene et såkalt Sky Crane-konsept – Curiosity ble senket til overflaten med nylonliner mens fire utovervendte motorer på plattformen var i virksomhet. Plattformen fortsatte også et stykke nedover. Det var omkring 12 sekunder til landing.

Landingsstellet, det vil si Curiositys hjul, ble låst på plass like før kontakt med en vertikalhastighet på 0,75 meter i sekundet. Vel nede ble nylonlinene kuttet, og plattformen fløy unna for ikke å skade kjøretøyet.

Jubelen brøt løs og gledesscenene var mange i Kontrollsenteret ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, da de første signalene viste at Curiosity var i god form. Men det hadde vært spennende minutter før bekreftelsen kom – ”syv minutter med tortur” ble de kalt.

Landingen skjedde meget nær et forutbestemt punkt ved foten av det 5,5 kilometer høye Sharp-fjellet i bunnen av Gale-krateret med en diameter på 154 kilometer. Krateret ligger 4,5 grader syd for ekvator, i et lavt område som med stor sannsynlighet har samlet ganske meget vann tidlig i Mars' historie. Fjellet har lag med vanntilknyttede leiretyper og sulfatmineraler nederst, og disse lagene er av spesiell interesse for forskerne. De lavere fjellskråningene er slakke nok for Curiosity, men det er tvilsomt om kjøretøyet vil bevege seg særlig høyere enn de nederste lagene.

Landingsstedet ble valgt i juli 2011 etter en prosess som omfattet 60 alternativer og ca. 150 forskere. Stedet fikk 22. august 2012 navnet Bradbury, etter den amerikanske science fiction forfatteren Ray Bradbury (22.8.1920–5.6.2012).

Curiosity's viktigste oppgave er å finne ut om miljøet på landingsstedet har vært eller er gunstig for liv. Kjøretøyet har en primær operasjonstid på ett Mars-år, eller 98 uker.

Etter en omstendelig klargjøring , to korte kjøreturer for å prøve mobilitet/manøvreringsevne og undersøkelse av grunnfjell avdekket av en rakettmotor under landingsoperasjonen, innledet Curiosity 28. august kjøringen mot et vitenskapelig mål omkring 400 m borte i østlig retning. Målet, kalt Glenelg, ble valgt fordi det kan by på tre typer terreng. 5. september 2012 hadde kjøretøyet beveget seg 109 meter, og var nesten ferdig med prøving av robotarmen.

I september 2012, på vei mot Glenelg, viste overførte bilder at Curiosity befant seg i et uttørret elveleie der vanndybden kan ha ligget mellom ankel- og hoftehøyde, strømningshastigheten omkring en meter i sekundet.

11. desember 2012 var kjøretøyet fremme ved Yellowknife Bay, en del av Glenelg. Her, på en utvalgt sten kalt John Klein, ble en liten, avansert slagdrill brukt for første gang 8. februar 2013 i vitenskapelig øyemed. Hullet var forholdsvis beskjedent (diameter 1,6 centimeter, dybde 6,4 centimeter), men boringen var likevel et fremskritt sammenlignet med børstingen og/eller slipingen kjøretøyene Spirit og Opportunity foretok ved undersøkelser av stener og grunnfjell. En tidkrevende analyse viste at det finsiktede materialet fra John Klein inneholdt svovel, nitrogen, hydrogen, oksygen, fosfor og karbon – viktige kjemiske ingredienser for liv slik vi kjenner det – men ikke organisk materiale som mange hadde håpet på. For å få bekreftet analyseresultatene ble en ny boring foretatt 19. mai, denne gang i en sten kalt Cumberland, 2,8 meter unna.

6. august 2013, da Curiosity hadde vært i operasjon på Mars-overflaten ett år, var det overført 190 gigabit data og i overkant av 36 700 bilder til Jorden. I tillegg til analyser av materiale fra de to borehullene var det avfyrt 75 000 kortvarige, intense laserpulser for å finne ut hva overflaten av stener og jordsmonn består av. Kjøretøyet hadde på ettårsdagen tilbakelagt en samlet strekning på ca. 1,7 kilometer, og var endelig på vei mot Mount Sharp omkring åtte kilometer borte. Med en toppfart på 140 meter i timen, og med stopp på veien, var det forventet at turen kunne komme til å ta et år.

Alt i løpet av de første åtte månedene var det avdekket sterke indikasjoner på et tidligere miljø gunstig for mikrobiologisk liv.

Varmeskjoldets diameter

4,5 m

Nedfart, landing

Datamaskin-styrt, Sky Crane

Kjøretøyets lengde/bredde/høyde

3,0/2,7/ 2,2 m

Kjøretøyets vekt (på Jorden)

899 kg

Antall instrumenter, vekt (på Jorden)

10 stykker, 75 kg

Antall kameraer

17, 12 for operativt bruk (navigasjon/fareidentifikasjon), 5 for vitenskapelige formål

Robotarm

Lengde 2,1 m, har bl.a. to instrumenter, kan samle og levere prøvemateriale

Hjul, styring

6 elektrisk drevne hjul, diameter 0,5 m, de fire i hjørnene er styrbare

Strømforsyning

Radioisotop termoelektrisk generator med 4,8 kg plutonium 238 dioksid som varmekilde. Levetid minimum 14 år. To batterier

Pris

2,5 milliarder dollar, inklusive utvikling, oppskytning og operasjon

En 11 minutters animasjon av Curiosity's ferd, landing og bakkeoperasjon på Mars. Videoen er hentet fra JPLs youtube-kanal.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.