მარსმავლები

1960-იანი წლებიდან დაიწყო კოსმოსური ეპოქა და ადამიანმაც დატოვა დედამიწა. თუმცა მთვარეზე უფრო შორს მისი წასვლა რთული გამოდგა და მომავლისთვის გადაიდო, სამაგიეროდ ადამიანის შექმნილმა ჭკვიანმა მანქანებმა უკან მოიტოვეს მთვარე და მოინახულეს ჩვენი მზის სისტემის თითქმის ყველა პლანეტა და უამრავი მთვარე. შორეული პლანეტების და ციური სხეულების გამოსაკვლევად ჩამოყალიბდა ძირითადად სამი ტიპის მანქანა: 1) კოსმოსური ზონდი რომელიც პლანეტებს და ციურ სხეულებს ორბიტიდან ან სხეულთან ახლოს ჩავლისას სწავლობს, (კოსმოსში რჩება) უღებს სურათებს, იკვლევს მაგნიტურ ველს, რადიაციას და ა.შ. 2) დასაჯდომი მოდული ე.წ Lander არის სტატიკური აპარატი, რომელიც ჯდება პლანეტის (ციური სხეულის) ზედაპირზე, მას არ შეუძლია გადაადგილება. ის მხოლოდ დაშვების ადგილზე ატარებს კვლევას. სწავლობს გეოლოგიას ატმოსფეროს და ა.შ. 3) მესამე ეს არის მოსიარულე რობოტი, ე.წ Rover (მოსიარულე) რომელიც ჯდება პლანეტის ზედაპირზე, გადაადგილდება თავისი სამეცნიერო ინსტრუმენტებითურთ და შეუძლია, არა მარტო ერთ ადგილას არამედ ბევრ სხვადასხვა ადგილას აწარმოოს კვლევა.

ლუნახოდი

მოსირაულე რობოტების პირველი წარმომადგენლები იყვნენ საბჭოთა ლუნახოდები, რომლებიც 60-70-იან წლებში იკვლევდნენ მთვარეს. მას შემდეგ 1997 წლამდე მსგავსი მანქანები არ გამოუყენებიათ ციურ სხეულთა მკვლევარებს. უფროსწორად იყო რამდენიმე მცდელობა, მაგრამ ყველა მისია ჩავარდა. 1997 წლიდან კი დაიწყო მარსმავალი რობოტების ეპოქა, რაშიც დაწინაურდა შეერთებული შტატები და NASA .

მარსმავალი  Sojourner

მარსმავალი Sojourner იყო დასაჯდომი მოდულის Mars  Pathfinder-ის დამხმარე მინიატურული რობოტი. მას ქონდა ორი კამერა და რამდენიმე სამეცნიერო ინსტრუმენტი. მისი მუშაობის ხანგრძლივობა გათვალისწინებული იყო მარსის 7 დღით, თუმცა მინიატურულმა რობოტმა იყოჩაღა და 83 დღის განმავლობაში ასრულებდა თავის საქმეს.  Sojourner-ის (მოგზაურს ნიშნავს) მთავარი ინსტრუმენტი იყო X გამოსხივების სპეტრომეტრი APXS ( Alpha Proton X-ray Spectrometer ) რომელიც შეიმუშავეს მაქს პლანკის ფიზიკის ინსტიტუტმა გერმანიაში და ჩიკაგოს უნივერსიტეტმა შეერთებულ შტატებში. APXS შეეძლო მარსის ქვების და მტვერის ქიმიური შემადგენლობის დადგენა.

პაწაწინა რობოტი, ენერგიას იღებდა მზის პანელისგან. მისი კომპიუტერული ტვინი დაპროექტებული იყო IBM-ის მიერ, ოპერატიული მეხსიერება კი სულ რაღაც 64 კილობაიტს მოიცავდა.

ტყუპები – (Mars Exploration Rovers)

დღესდღეობით მარსმავალთა ისტორიაში ყველაზე წარმატებული მისია გამოდგა ტყუპი მარსმავლები, Spirit (სული) და Opportunity (შესაძლებლობა) რომლებიც 2003 წელს გაუშვეს მარსზე 2004 წლიდან დაიწყო მათი მოგზაურობა წითელ პლანეტაზე და Opportunity დღემდე აგრძელებს. Spirit-მა 2009 წელს ზამთარს ვეღარ გაუძლო და თითქმის რვა კილომეტრის გავლისა და ხუთი წლის მოგზაურობის შემდეგ სული განუტევა. Opportunity კი განაგრძობს საქმიანობას. მისი განვლილი მანძილი 35 კილომეტრი და მოპოვებული ინფორმაციის რაოდენობა რეკორდულია მარსმავლისთვის.

ტყუპი რობოტების აღჭურვილობა და სამეცნიერო ინსტრუმენტები მოიცავს:

1) პანორამულ კამერას (PanCam) საერთო სურათის დასაფიქსირებლად. მინერალოგიის, სტრუქტურების და ფორმების გასარჩევად.

2) მინიატურული თერმული გამოსხივების სპექტრომეტრი (Mini-TES) რათა დაადგინოს შერჩეული ქანების და ქვების შემადგენლობა და განსაზღვროს პროცესები რომლის შედეგადაც ჩამოყალიბდა ეს ქვები და ქანები.

3) მოსბაუერის სპექტროსკოპი,  (MB) რკინის შემცველი ქვების და ქანების ახლოდან გამოსაკვლევად

4) ალფა ნაწილაკების X გამოსხივების სპექტრომეტრი (APXS) ქანების შემცველი ელემენტების დეტალური გამოკვლევისთვის.

5) მაგნიტები, მაგნიტური მტვრის ნაწილაკების მოსაგროვებლად. მოსბაუერის სპექტრომეტრი და X გამოსხივების სპეტრომეტრის მიზანია, შეგროვილი ნაწილაკების კვლევა. მაგნიტური და არა მაგნიტური ნაწილაკების პროპორციის განსაზღვრა. მათ ასევე შეიძლიათ ჰერში გადაადგილებადი მტვრის მაგნიტურ მინერალთა კომპოზიციის განსაზღვრა.

6) მიკროსკოპული კამერა (MI) მაღალი გარჩევადობის ახლო სურათებისთვის რომელიც დეტალურად შეისწავლის ქანებს.

7) კლდის აბრაზია – (RAT) მყარი ზედაპის გასახვრეტად და მტვრის მოცილებისთვის.

Mars Exploration Rovers გასადიდებლად დააჭირეთ სურათს

ორივე რობოტმა დიდი სამსახური გაუწია მარსის გამოკვლევას. მათ აღმოაჩინეს იმაზე მეტი რაც ყველა წინამორბედმა მისიამ ერთად. რობოტები ძირითადად ატარებდნენ გეოლოგიურ კვლევებს. თუმცა ასევე განახორციელეს ასტრონომიული დაკვირვებებიც. მაგალითად დააფიქსირეს მზის  დაბნელება მარსზე.

მზის ნაწილობრივი დაბნელება ფობოსის მიერ. გადაიღო Opportunity-მ

რობოტებმა პირველად აღმოაჩინეს მარსზე წარსულში წყლის არსებობის აშკარა მინერალოგიური ნიშნები. Opportunity-მ აღმოაჩინა პილპილის მარცვლების ოდენა გრანულები, რომელსაც მეცნიერებმა ზედმეტი სახელი შეარქვეს blueberries – მოცვი.  ეს წარმონქამნები ალაგ ალაგ იყო მობნეული პლანეტის ზედაპირზე და ასევე ზოგჯერ ჩნდებოდა ქვების სხვადასხვა ფენებში. Opportunity-მ გაარკვია რომ სფეროები შედგებოდა ძირითადად მინერალისგან წითელი რკინაქვა. რობოტმა ასევე აღმოაჩინა მინერალი იაროზიტი. ეს მინერალი ყალიბდება მხოლოდ მჟავურ წყალში. ის წარმოადგენს მარსის უძველესი გარემოს ამოხსნის ერთგვარ გასაღებს. მჟავური წყალი არასახარბიელო გარემოა თუმცა დედამიწაზე ვიცით მიკრობები რომლებსაც შეუძლიათ მსგავს გარემოში არსებობა და გამრავლება. ასევე მნიშვნელოვანი აღმოჩენები გაკეთდა კრატერ ენდევორთან. სანტიმეტრი სისქის კლდოვანი ფენები რომელიც წყლის კვალს ადასტურებს.

Blueberries (მოცვი) სფერული წარმონაქმნები მარსზე რომელიც Opportunity-მ აღმოაჩინა.

Spirit-ის მიერ გადაღებული პანორამული სურათი გუსევის კრატერთან

ტყუპებმა მნიშვნელოვნად შეცვალეს ჩვენი ცოდნა მარსის შესახებ. მათ დაგვარწმუნეს რომ მარსზე ერთ დროს იყო მდინარეები, ტბები და ზღვები. პლანეტა იყო უფრო ნესტიანი და სასიამოვნო ადგილი.

მზის ჩასვლა მარსზე გადაიღო  Spirit-მა

მარსმავალი Curiosity (ცნობისმოყვარეობა)

2011 წლის ნოემბრის ბოლოს წითელი პლანეტისკენ გაეშურა ახალი მარსმავალი Mars Science Laboratory (მარსის მეცნიერული ლაბორატორია) მეტსახელით Curiosity (ცნობისმოყვარეობა) და 2012 წლის 5 აგვისტოს წარმატებით დაეშვა გეილის კრატერში.

Curiosity მარსმავალთა შორის ყველაზე რთული მანქანაა. მას აქვს 17 კამერა და 10 სამეცნიერო ინსტრუმენტი. ენერგიას იღებს არა მზის პანელების მეშვეობით, როგორც მისი წინამორბედები, არამედ რადიოიზოტოპური თერმოელექტრული გენერატორისგან რომელიც პლუტონიუმ 238-ის დაშლის შედეგად იღებს ენერგიას. Curiosity-ის მისიაა მარსის ზედაპირის და ატმოსფეროს შესწავლა, მან უნდა დაადგინოს აქვს თუ არა სიცოცხლეს შანსი მარსზე, ან წარსულში თუ ქონდა.

Curiosity-ის აღჭურვილობა:

1) Mastcam (Mast Camera) ანძის კამერა, რომელიც იღებს ფერად სურათებს და ვიდეოს. Mastcam-ის სურათებისგან იწყობა პანორამული ფოტოები რათა მეცნიერებმა კარგად დაათვალიერონ მიდამო სადაც მარსმავალი იმყოფება.  მისი მეშვეობით შესაძლებელია ატმოსფეროს და ამინდის დაკვირვებაც. ის შედგება რამდენიმე კამერისგან.

2) Mars Hand Lens Images (MAHLI) არის რობოტის მკლავზე მიმაგრებული კამერა. მისი მეშვეობით მეცნიერები ახლოდან დეტალურად აკვირდებიან ქანებს და მინერალებს. მას შეუძლია გაარჩიოს სტრუქტურები რომლებიც არის დაახლოებით 12 მიკრომეტრი. ადამიანის თმის დიამეტრზე უფრო მცირე. კამერა აღიქვამს როგორც თეთრ სინათლეს (ხილული სპექტრი) ასევე ულტრაიისფერ სინათლეს. რაც საშუალებას აძლევს დაინახოს როგორც დღისით ასევე ღამით.

Curiosity-ის ზომის წარმოსადგენად

3) Mars Desent Imager (MARDI) ეს არის მარსმავლის მუცელზე განლაგებული კამერები, რომლებიც აფისქირებენ მიწის ზედაპირის თავისებურებებს. ქვებს, ლოდებს, კლდეებს. რათა სათანადოდ დაიგეგმოს მარსმავლის უსაფრთხო მარშუტი. MARDI-მ ასევე გადაიღო ვიდეო კადრები Curiosity-ის დაშვებისას მარსზე.

4) Chemistry and Camera (ChemCam) არის ხელსაწყო რომელიც ლაზერით ოდნავ ხვრიტავს (1 მილიმეტრზე) მყარ ქანებს და ქვებს. მისი სპექტრომეტრი ანალიზს უკეთებს ლაზერით ამომწვარ ადგილს და ადგენს ელემენტების ქიმიურ კომპოზიციას. ამ ხელსაწყოთი შესაძლებელია ისეთი სამიზნეების გამოკვლევა რომლებიც მარსმავლის სხვა ხელსაწყოებისთვის მიუწვდომელი იქნება. რადგან ლაზერს შეუძლია იმოქმედოს 7 მეტრის დისტანციიდან. მის შორს მოქმედ კამერას შეუძლია გადაიღოს ძალზედ დეტალური სურათები, 5-10-ჯერ უფრო პატარა ობიექტების ვიდრე Spirit-სა და Opportunity-ის შეეძლოთ.

ChemCam-ის მოქმედების შედეგი მარსის ქანებზე

5) Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS) ალფა ნაწილაკების X გამოსხივების სპექტრომეტრი რომელიც გამოიკვლევს ქანების, ქვების და ნიადაგის ქიმიურ შემცველობას.

6) Chemistry and Mineralogy X-ray Diffraction (CheMin) ქიმიური და მინერალოგიური ინსტრუმენტი ადგენს მინერალებს. ხელსაწყოს შეუძლია მოძებნოს ის მინერალები, რომლებიც მარსზე წარსულში არსებული სიცოცხლის მიმანიშნებელი იქნება.

7)  Sample Analysis at Mars (SAM) მარსის ნიმუშთა ანალიზი ერთ ერთი მთავარი ინსტრუმენტია. რეალურად ის აერთიანებს სამ ინსტრუმენტს, ორ სხვადასხვა სახის სპექტრომეტრს და გაზის ქრომატოგრაფს. SAM მოძებნის და გამოიკვლევს ისეთ ელემენტებს რაც ასოცირებულია სიცოცხლესთან. SAM-ის სამი ინსტრუმენტები შლიან სხვადასხვა ელემენტებს, აცხელებენ, აორთქლებენ და მიღებულ აირებს აცალკევებენ, შემდეგ ხდება მიღებული მასალის ანალიზი.

უძველესი მდინარის ფსკერი

8) The Radiation Assessment Detector (RAD) რადიაციის დეტექტორი აფიქსირებს რადიაციის დონეს, რაც საჭიროა მარსზე პილოტირებული მისიის მოსამზადებლად. მას შეუძლია დააფიქსიროს ენერგეტიკული იონები და გამა გამოსხივება.

9) Dynamic Albedo of Neutrons (DAN) აფიქსირებს ნეიტრონებს რომლებიც ტოვებენ პლანეტის ზედაპირს. DAN დააფიქსირებს ნეიტრონების რომლებიც მიწის  ზედაპირიდან აირეკლება. თუ მიწისქვეშ არ მდებარეობს ყინულის შრე ან წყლით გაჯერებული მინერალები. DAN დააფიქსირებს შედარებით მეტი რაოდენობის სწრაფ ნეიტრონებს, ვიდრე წყლის შემთხვევაში.

10) Rover Enviromantial Monitoring Station (REMS)  – ამინდის დასაფიქსირებელი ხელსაწყო. ის აფიქსირებს ტემპერატურას. ატმოსფერულ წნევას, ნესტიანობას და ულტრაიისფერ რადიაციას მარსის ზედაპირზე. ის მოგვცემს მნიშვნელოვან ინფორმაციას მარსის ამინდის და სეზონური პირობების მონაცვლეობის შესახებ.

Mars Science Laboratory გასადიდებლად დააჭირეთ სურათს

Curiosity თითქმის 6 თვეა უკვე მარსზე იმყოფება და რამდენიმე მნიშვნელოვანი აღმოჩენის გაკეთება მოასწრო. მან RAD-ის მეშვეობით აღმოაჩინა რომ მარსის ზედაპირზე რადიაციული დონე არ აღემატება იმ ნიშნულს რაც არის საერთაშორისო კოსმოსურ საფგურზე. ეს ნიშნავს იმას რომ მარსი გაცილებით ხელსაყრელია ასტრონავტების მისაღებად და მომავალში კოლონისტების საცხოვრებლად. თუმცა რისკი მაინც რჩება. ყველაზე მეტად აღსანიშნავია ორგანული ნივთიერებების აღმოჩენა.  SAM-მა მარსის ნიადაგის ნიმუშები (მტვერი) 800 ცელსიუსამდე გააცხელა და დააკვირდა გაზების აორთქლებას. უმეტესად გამოვლინდა წყლის ორთქლი და ნახშირორჟანგი. ასევე დაქლორილი მეთანი და სხვა ორგანული ნივთიერებები. მეცნიერები ცდილობენ გაარკვიონ არის თუ არა ეს ელემენტები ადგილობრივი წარმოშობის, თუ კოსმოსიდან შემოსული. Curiosity-მ აღმოაჩინა ასევე კიდევ ერთი მყარი მტკიცებულება რომ მარსზე ოდესღაც იყო წყალი. მან იპოვა დამშრალი მდინარის ფსკერი. ეს იყო პირველი აშკარა მტკიცებულება, რომ არხში წყალი მოედინებოდა. ფსკერზე ნაპოვნი იქნა წყლის გადატანისგან დაგლუვებული კენჭები, სწორედ ისეთი რიყის კენჭები რომელიც იქმნება მდინარეებში. მეცნიერები ვარაუდობენ რომ მდინარე საშუალოს მუხლამდე სიღრმის უნდა ყოფილიყო.

უძველესი მდინარის ფსკერი გეილის კრატერში

თუმცა ეს მხოლოდ დასაწყისია Curiosity-ის რადიოზოტოპური თერმოელექტრული გენერატორის “სიცოცხლის” ანგრძლივობა განსაზღვრულია მინიმუმ 14 წლით. ასევე არც გეილის კრატერია მოსაწყენი ადგილი. მასზე ბლომად უნდა იყოს წარსულის ის კვალი რასაც მარსმავალი ეძებს. ასე რომ წინ ბევრი და საინტერესო აღმოჩენა გველოდება. Curiosity- ბიოლოგიური ორგანიზმების აღმოსაჩენად არაა გაგზავნილი, ასე რომ სიცოცხლეს ალბათ ვერ აღმოაჩენს, თუმცა დეტალურ პასუხს გაგვცემს კითხვაზე თუ რა პირობები იყო და არის მარსზე. აქედან სიცოცხლის აღმოჩენამდე კი არც ისე შორია.

Curiosity-ის მიერ გადაღებული პანორამული სურათი, მთა შარპის შორიახლო.