Mars Bilim Laboratuvarı

Bu madde Mars uçuş misyonu hakkındadır. Mars yüzeyinde bilimsel araştırma yapan kâşif robot için Curiosity kâşif robotu sayfasına bakınız.

Mars Bilim Laboratuvarı
Organizasyon	NASA
Başlıca yükleniciler	Boeing, Lockheed Martin
Görev türü	Uzay araştırmaları
Fırlatma tarihi	26 Kasım 2011
Taşıyıcı roket	Atlas V
Fırlatma yeri	Cape Canaveral
Görev süresi	686 Dünya günü
COSPAR kimliği	2011-070A
Web sayfası	http://mars.jpl.nasa.gov/msl/
Kütle	900 kg
Güç	Radyoizotop termoelektrik üreteci
Gezegen İniş
Gezegen	Mars
Gezegene iniş	6 Ağustos 2012
Gezegen koordinatı	Gale Krateri, 4°36′0″G 137°12′0″D / 4.6°G 137.2°D

Gale (geyl) kraterinin içinde yükselen ve Sharp olarak adlandırılan dağın inişten kısa bir süre sonra kontrol kameralarından biriyle çekilmiş resmi

Mars Bilim Laboratuvarı (İng. Mars Science Laboratory), NASA'nın Curiosity (Merak) isimli kâşif robotu (İng. rover) Mars'a indirme ve yönetme misyonu.^[1] 26 Kasım 2011'de fırlatılan robot Mars'ta Sharp dağı yakınındaki Gale kraterine 6 Ağustos 2012 tarihinde iniş yapmıştır.^[2] Robot Mars'a daha önceki denemelerden farklı bir şekilde iniş yaptı ve Mars'ın yüzeyini incelemeye başladı.

Curiosity, Mars'a daha önce gönderilen Spirit ve Opportunity robotlarından beş kat daha büyük ve on kat daha fazla bilimsel ekipman taşıyabiliyor. Atlas V 541 roketi ile fırlatıldı ve Mars'a indikten sonra 5–20 km alanda en az 687 dünya günü (1 Mars yılı) keşif yapacak.

Mars Bilim Laboratuvarı Mars'ın uzun bir süre robotlarla incelenmesi için başlatılan Mars keşif programının bir parçası. Proje daha sonra Jet Propulsion Laboratory tarafından yönetilmeye başlandı. Mars Bilim Laboratuvarı projesinin bütçesi yaklaşık 2.5 milyar dolardır.

Tarihçe

Keşif aracının konsept çizimi

Nisan 2004'te, NASA "Fırsat Anonsu" adı altında Mars Bilim Laboratuvarı'nda kullanılabilecek bilimsel ekipmanlarla ilgili bir duyuru yaptı. 2004'ün sonunda Aerojet bu laboratuvarı Mars yüzeyine gönderebilmek için yeni roket motorunun denemesini yaptı. Testte kullanılan roket motoru ilk olarak 1973 yılında Viking programında kullanılmak üzere tasarlanmıştı. JPL'ye teknoloji desteği verme amaçlı bu testler 2005'e kadar devam etti. Tek yakıt kaynaklı bu motorun en büyük özelliği itiş gücündeki artıştı. 14 Aralık 2004'te NASA aracın geliştirilmesi için sunulan sekiz teklifi seçip değerlendirmeye başladı.

Hedefler

Curiosity, NASA'da 29 Haziran 2010'da büyük steril laboratuvar odasında test edilip birleştirilirken

MSL uzay yolculuğunun dört bilimsel hedefi vardır:^[3]

1. Mars'ın geçmişte hayatı destekleyen bir ortam olup olmadığını anlamak
2. Mars iklimini incelemek
3. Mars'ın yapısını incelemek
4. İnsanlı bir uçuş için bilgi toplamak

Bu hedeflere ulaşmak için MSL'in altı ana bilimsel hedefler:^[4][5]

1. Mars yüzeyinin ve yüzeye yakın jeolojik malzemelerin mineralojik bileşimini tespit etmek,
2. Hayatın yapı taşlarını keşfetmeye teşebbüs etmek,
3. Kayaların ve toprağını oluşum ve değişim sürecini yorumlamak,
4. Uzun süreli (milyarlarca yıl) Mars atmosferi oluşumunu anlamak,
5. Su ve karbon dioksitin şimdiki durumu, dağılımı ve döngüsünü kavramak,
6. Geniş spektrumlu yüzey radyasyonları galaktik kozmik radyasyon, kozmik radyasyon, Güneş proton olayı ve ikincil nötronlar dâhil anlamak.

Bu keşfin bir parçası olarak ilk defa bir uzay aracının içindeki radyasyon, Mars yolculuğuna başlar başlamaz ölçümeye başladı. Bu veriler bundan sonrası için plânlanan Mars yolculuklarına yarayacak.^[6]

Şartlar

Uzay aracı

Uzay aracının tamamı kalkışta 3.893 kg kütlesi olup bunun 899 kg'ını kâşif robot; 2.401 kg giriş, inişe geçme ve konuş sistemi (aeroshell + aşağı iniş kademesi + 390 kg inişe geçme yakıtı); ve 539 kg yakıtlı seyir kademesi.^[7]

Kâşif robot (İng. rover)

Renk-kodlamalı kâşif robot diyagramı

Curiosity adlı kâşif robotun kütlesi Mars'a inişe geçtiğinde sâdece 900 kg olup bunun 80 kg'ı bilimsel âletlerdir.^[8]

• Boyutları: Kâşif robot 3 m uzunluğunda olup 1½ m uzunluğunda ve 6,8 kg bilimsel âletleriyle birlikte 174 kg kütleli olup Mars Exploration Roverlerden çok daha büyüktür.^[8][9][10]
• Sürat: Yüzeye inince Curiosity, 75 cm yüksekliğine kadar olan engelleri aşabilecek yapıdadır. Erişebileceği en yüksek sürat, otomatik navigasyonda takrîben saatte 90 m'dir (25 cm/s); ortalama süratin güç seviyesi, arâzî zorluğu, kayma ve görüş uzaklığı gibi parametreleri de göz önünde bulundurarak saatte 30 m olması beklenmektedir. MBL'nın bir Mars yılı sürmesi plânlanan yolculuğu sırasında en az 19 km yol kat edeceği sanılıyor.^[11]
• Güç kaynağı: Curiosity, enerji kaynağı olarak 1976'da başarılı olmuş Viking 1 ve Viking 2 Mars iniş araçları gibi bir adet radyoizotop termoelektrik üreteci (RTJ) kullanmaktadır.^[12][13]

Radyoizotop güç sistemleri (RGSleri), bozunmayan (İng. non-fissile) plutonyum 238'in tabii radyoaktif bozunumundan elektrik üreten jeneratörlerdir. İzotobun tabii bozunumdan ortaya çıkan ısı elektriğe dönüştürülerek bütün saat ve mevsimlerde sâbit güç sağlar. Artık ısı borular yardımıyla sistemleri ısıtmak için kullanılır. Bu şekilde elektrik güç ortaya çıkar ve aracın kendisi ve âletlerini çalıştırır.^[12][13] Curiosity's RTG is fueled by 4.8 kg of plutonium-238 dioxide supplied by the U.S. Department of Energy,^[14] packed in 32 pellets each about the size of a marshmallow.^[8]

Curiosity'nin güç jeneratörleri, Boeing'in ürettiği en yeni RTJlerdir ve "Çoklu-Yolculuk Radyoizotop Termoelektrik Jeneratör" veya kısaca ÇYRTJ (İng. Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator, MMRTG) adı verilmektedir.^[15] Klâsik RTJ teknolojisine dayanan güç kaynağı, daha uyumlu ve kompakt teknolojik adımdır^[15] ve yolculuğun başında 2000 watt termal enerji, yolculuk boyunca 125 watt elektrik güç üretebilecek yapıdadır.^[12][13] ÇYRTJ, plutonyum yakıtı azaldıkça daha az güç üretir. 14 yıllık çalışma süresi sonunda ürettiği güç 100 watt'tır.^[16][17] MBL, günde 2,5 kilowatt saatlık enerji üretir. Bu da günde 0,6 kWh üreten Mars Exploration Roverlerden çok daha fazladır.

• Isı red sistemi:' Curiositynin inişe geçebileceği muhtemel alanlarda sıcaklık -127 ilâ +30 *C arasında olabilir. Bu yüzden ısı red sistemi (IRS; İng. heat rejection system (HRS)), MBL'nın bünyesinde bulunan ve hassas sistemleri optimal sıcaklıkta tutmaya yarayan, 60 m uzunluğunda olup içinden sıvı pompalanan bir boru sistemine sâhiptir.^[18] Dâhilî parçaları ısıtmak için kullanılan bir başka metot da aracın içinde diğer üniteler ve ÇYRTJ biriminden ortaya çıkan artık ısıyı kullanmaktır. IRS'nin bir başka özelliği de gerektiğinde üniteleri soğutmaktır.^[18]
• Bilgisayarlar: Kâşif İşlem Birimi (KİB; Rover Compute Element (RCE)) adı verilen iki özdeş yerleşik kâşif bilgisayarı mevcuttur. Bilgisayarların önemli bir kapanma sebebini önlemek için başka uzay araçlarında da olduğu gibi yapımında uzayın aşırı ışımasına dayanıklı bellek kullanılmıştır. Her bilgisayarın belleği 256 KB EEPROM, 256 MB DRAM ve 2 GB flash memory vardır.^[19] 3 MB EEPROM, 128 MB DRAM ve 256 MB flash belleği olan Mars Exploration Rover'lerden daha güçlüdür.^[20]

KİB bilgisayarları, Mars Exploration Rover'lerin kullandığı RAD6000 merkezî işlem biriminin gelişmişi RAD750 MİB'yi (CPU) kullanmaktadır.^[21][22] RAD750 MİB'si 400 milyon işlem/s'ye kadar hesaplayabilirken RAD6000 MİB'si ancak 35 MİPS'e erişir.^[23][24] İki yerleşik bilgisayardan biri yedekte olup ana bilgisayar arızalandığında kontrolü devralır.^[19]

Kâşifin Dâhilî Ölçüm Birimi (DÖB; Inertial Measurement Unit (IMU)) ile sağlanan üç eksen konum bilgisi, kâşif robotun navigasyonunda kullanılır.^[19] KR'un bilgisayarları, dâhilî sıcaklığı ayarlamak gibi işlemlerle kendini devamlı denetleyerek KR'un kullanılmaya hazır durumda kalmasını sağlar.^[19] Resim çekmek, hareket etmek ve âletleri kullanmak gibi işlemler, uçuş ekibince ona yollanan bir komut dizisi şeklinde uygulamaya konur.^[19]

• Haberleşme:' Curiositynin iki haberleşme imkânı vardır: Dünya ile doğrudan haberleşebilen bir X bandı verici-alıcısı ve Mars etrafında dönen uzay araçlarıyla (orbiter) haberleşmek için Mars UHF Electra-Lite software-tanımlı radyo. Yörüngedeki uzay araçlarıyla haberleşme, yörünge araçlarının daha güçlü ve büyük antenlerinden dolayı kâşifin muhtemel ana haberleşme yolu olarak görülmektedir.^[25]

İnişe geçerken telemetri Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter ve ESA'nın Mars Express uydularınca izlenecek. Odyssey, UHF frekanslarında Dünya'ya gerçek zamanlı telemetri yapabilecek kapasitededir ve bu yayın 13:46 dakika sürer.^[26][27]

• Hareketlilik sistemleri: (mobility systems) Önceki kâşif robotlarında olduğu gibi (Mars Exploration Rover’leri, Mars Pathfinder) Curiosity’nin altı tekerleği, bir kamyon-askı sistemiyle araca bağlanmıştır. Diğer kâşif robotların hilâfına amortisör sistemi, bu sefer inişe geçme takımı olarak da kullanıldı.^[28] Curiosity'nin tekerlerleri, önceden Mars’a inen iki robot çeşitinden önemli ölçüde daha büyüktür. Her tekerleğin sırtı (profili) trıksiyonu sağlayacak şekildedir. Ancak Mars’ın kumla yüzeyinde izler bırakırlar. Bu izler, kâşif robotun kameraları tarafından gidilmiş yolun uzunluğunu tahmin etmede kullanılır. İz, "JPL" için Mors kodudur (•--- •--• •-••).^[29]

Modüller

Seyir Aşaması Modülü

Dört metre çapında 400 kg ağırlığındaki bu modül, Mars Bilim Laboratuvarı'nın Dünya'dan Mars'a uçuşu sırasında yönetilmesi sağlanıyor.Seyir aşaması modülünde ayrıca iletişim ve sıcaklık ayarlayıcı ve sürücüler var.MSL'in Mars atmosferi'ne girişi sırasında Merak'ı Mars'a taşıyacak diğer modüller ile iletişimin gerçekleştirilmesini sağlamak da bu modülün başlıca görevleri arasında.MSL'in uzaydaki seri sırasında tam olarak hangi konumda bulunduğunun tespit edilmesini sağlayar yılduz algılayıcı ve iki güneş algılayıcı bulunuyor.

Kapsül modülü

Lockheed Martin tarafından üretilen 731 kg'lik kapsül modülü Merak'ı İniş aşaması modülü ile Mars atmosfer'ine girerken olası tehlikelerden koruyacak. Mars'taki Gale kraterine inerken erişilecek olan yüksek hızı frenlemek için üst bölümünde paraşüt vardır. Paraşüt açıldığında 16 m çapına 50 m yüksekliğe erişecektir. Kapsülde seyir aşaması modülü gibi Mars atmosferine girdiği zaman küçük manevralar yapacak 8 adet küçük motor ve dengeleyici bulunuyor. Alt bölüm ise Isı kalkanı modülünden oluşuyor.

Şablon:Clear right

• 
  Curiosity, 2010’da test edilip birleştirilmektedir.
• 
  Mayıs 2011’da Curiosity
• 
  Tekerleklerin sırt deseni, uzaklık tahmîninde kullanılmaktadır. Desen, MBL üzerinde çalışan merkezlerden biri olan "JPL" için Morse kodu niteliğindedir.
• 
  Küçük uzay verici-alıcısı (Small Deep Space Transponder)

Videolar

MSL'in Cape Canaveral'den 2011 Kasım'ında fırlatılışı (İngilizce)

Mühendisler, Yedi dakikalık terör (Seven minutes of terror)'ü anlatıyor. (İngilizce)

Kaynakça

1. http://marsrovername.jpl.nasa.gov/
2. http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-222#1
3. http://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/overview/
4. "Overview". JPL. NASA. 22 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20160222095848/http://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/overview/. Erişim tarihi: November 27, 2011. 
5. Mars Science Laboratory Mission Profile
6. NASA - Curiosity, The Stunt Double (2012)
7. "Mars Science Laboratory Landing Press Kit". NASA. July 2012. ss. 6. 19 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20160119125018/http://solarsystem.nasa.gov/docs/MSL_Landing_20120724.pdf. 
8. Watson, Traci (April 14, 2008). "Troubles parallel ambitions in NASA Mars project". USA Today. http://www.usatoday.com/tech/science/space/2008-04-13-mars_N.htm. Erişim tarihi: May 27, 2009. 
9. Mars Rovers: Pathfinder, MER (Spirit ve Opportunity), and MSL (video). Pasadena, California. April 12, 2008. http://www.youtube.com/watch?v=D7kBTZAGhbs. Erişim tarihi: September 22, 2011. 
10. MER Launch Press Kit
11. "Mars Science Laboratory — Homepage". NASA. 6 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20151106175608/http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl/overview/. Erişim tarihi: September 22, 2011. 
12. "Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator". NASA/JPL. January 1, 2008. 7 Kasım 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20121107020247/http://www.ne.doe.gov/pdffiles/MMRTG_Jan2008.pdf. Erişim tarihi: 2009-09-07. 
13. "Mars Exploration: Radioisotope Power and Heating for Mars Surface Exploration". NASA/JPL. April 18, 2006. 12 Ekim 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20121012013153/http://www.jpl.nasa.gov/news/fact_sheets/mars-power-heating.pdf. Erişim tarihi: 2009-09-07. 
14. "Mars Science Laboratory Launch Nuclear Safety". NASA/JPL/DoE. March 2, 2011. 8 Kasım 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20141108020811/http://www.nasa.gov:80/pdf/604332main_APP%20MSL%20Launch%20Nuclear%20Safety%20FS%203-2-11.pdf. Erişim tarihi: November 28, 2011. 
15. "Technologies of Broad Benefit: Power". 2008-06-14 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20080614071650/http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl/technology/tech_power.html. Erişim tarihi: September 20, 2008. 
16. "Mars Science Laboratory – Technologies of Broad Benefit: Power". NASA/JPL. 3 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20160203174047/http://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/technology/technologiesofbroadbenefit/power/. Erişim tarihi: 2011-04-23. 
17. Ajay K. Misra (2006-06-26). "Overview of NASA Program on Development of Radioisotope Power Systems with High Specific Power". NASA/JPL. http://pdf.aiaa.org/preview/CDReadyMIECEC06_1309/PV2006_4187.pdf. Erişim tarihi: 2009-05-12. 
18. Susan Watanabe (2009-08-09). "Keeping it Cool (...or Warm!)". NASA/JPL. 21 Mayıs 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20130521050832/http://www1.nasa.gov/mission_pages/mars/images/20081209_msl.html. Erişim tarihi: 2011-01-19. 
19. "Mars Science Laboratory: Mission: Rover: Brains". NASA/JPL. 3 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20160203174047/http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl/mission/rover/brains/. Erişim tarihi: March 27, 2009. 
20. Bajracharya, Max; Mark W. Maimone; Daniel Helmick (December 2008). "Autonomy for Mars rovers: past, present, and future". Computer 41 (12): 45. DOI:10.1109/MC.2008.9. ISSN 0018-9162. 
21. "BAE Systems Computers to Manage Data Processing and Command For Upcoming Satellite Missions". BAE Systems. June 17, 2008. http://www.baesystems.com/Newsroom/NewsReleases/autoGen_108517143749.html. Erişim tarihi: November 17, 2008. 
22. "E&ISNow — Media gets closer look at Manassas". BAE Systems. August 1, 2008. 24 Şubat 2009 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20090224205507/http://www.baesystems.com/BAEProd/groups/public/documents/bae_publication/bae_pdf_eis_2008-08-1.pdf. Erişim tarihi: November 17, 2008. 
23. "RAD750 radiation-hardened PowerPC microprocessor" (PDF). BAE Systems. July 1, 2008. http://www.baesystems.com/BAEProd/groups/public/@businesses/@eandis/documents/bae_publication/bae_pdf_eis_rad750_pwr_pc_mp.pdf. Erişim tarihi: 2009-09-07. 
24. "RAD6000 Space Computers" (PDF). BAE Systems. June 23, 2008. http://www.baesystems.com/BAEProd/groups/public/documents/bae_publication/bae_pdf_eis_sfrwre.pdf. Erişim tarihi: 2009-09-07. 
25. Andre Makovsky, Peter Ilott, Jim Taylor (2009). "Mars Science Laboratory Telecommunications System Design". JPL. 28 Şubat 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20130228065724/http://descanso.jpl.nasa.gov:80/DPSummary/Descanso14_MSL_Telecom.pdf. 
26. Mars Earth distance in light minutes, Wolfram Alpha
27. Relay sats provide ringside seat for Mars rover landing, William Harwood, CBS News
28. "Next Mars Rover Sports a Set of New Wheels". NASA/JPL. 5 Temmuz 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20140705201856/http://www.nasa.gov/mission_pages/msl/msl20100701.html. 
29. "New Mars Rover to Feature Morse Code". National Association for Amateur Radio. 3 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20160203174047/http://www.arrl.org/news/new-mars-rover-to-feature-morse-code.