Perseverance on laskeutunut Marsiin
Nasan uusi Mars-mönkijä, Perseverance, laskeutui Marsiin.
Seitsemän kuukauden matkan ja 7 kauhuminuutin jälkeen, kun Perseverancea kuljettava kapseli jarrutti 20 000 km/h:n vauhdista nollaan.
Perseverancen generaattorin on määrä tuottaa virtaa vuoteen 2035 asti.
Kuusipyöräinen tutkimusajoneuvo on tavallisen auton kokoinen, ja sen toiminta perustuu samankaltaiseen tekniikkaan kuin Marsissa jo olevan yhdysvaltalaisen Curiosity-mönkijän.
Perseverance on kuitenkin vähän painavampi ja sillä on tehtävänään jotain, mihin Curiosity ei ole kyennyt. Sen pitää nimittäin porautua planeetan punaisen pinnan alle kerätäkseen ja tallettaakseen näytteitä, jotka voivat vastata kysymykseen siitä, onko Marsissa ollut ja voiko siellä yhä olla elämää.
Perseverancen laitteista kaksi ovat erityisen tärkeitä elämän merkkien löytämisen kannalta: 2,1 metriä pitkä konekäsi, jonka päässä on pora, sekä laserinstrumentti SHERLOC.
Porauslaitteessa on onttoteräinen pora, jonka sisällä on titaanilieriöitä. Niihin nousee kiviä ja hiekkaa Marsin maaperästä, kun mönkijän pora tunkeutuu pinnan alle.
Kaikkiaan 37 säiliötä täytetään näytteillä ja jätetään Marsiin odottamaan, että myöhempi tutkimusalus tuo ne Maahan.
Aikanaan Maassa tutkitaan elektronimikroskoopeilla, sisältävätkö näytteet jälkiä eri elämänmuodoista, esimerkiksi fossiilistuneita soluja.
Marsissa SHERLOC-laser osallistuu työhön valaisemalla porausreiän. Jotkin aineet imevät laservaloa ja muuttuvat itsehohtaviksi. Ne saattavat olla orgaanisia yhdisteitä eli merkkejä biologisesta elämästä.
Mönkijä etsii elämän merkkejä
Nasan Perseverance-mönkijä etsii Marsin pinnan alta viitteitä elämästä. Työkaluina sillä on pora ja laser. Niillä se tutkii marsperää ja ottaa myös näytteitä Maahan tuotavaksi.
Pora nostaa näytteen putkeen
Mönkijän konekäden päässä on onttoteräinen pora. Terän varsi on terästä ja hampaat hiilen ja volframin seosta. Onton varren sisällä on titaanilieriö, johon nousee hiekkaa ja kiviä marsperästä, kun pora painuu noin 5 sentin syvyyteen. Tutkijat etsivät näytteistä etenkin elämän jälkiä, kuten fossiilistuneita soluja tai merkkejä niistä.
Laser tutkii porausreiän
Kun näyte on saatu talteen, poran päässä oleva laser valaisee porausreiän. Jotkin aineet imevät laservaloa ja muuttuvat itsehohtaviksi. Analysoimalla itsehohtavien aineiden tuottamaa valoa voidaan päätellä marsperän koostumus. Tutkijat etsivät etenkin hiiltä, vetyä, typpeä, fosforia ja rikkiä, sillä ne ovat maapallolla elämälle tärkeimmät aineet.
Seuraava alus tuo näytteet Maahan
Mönkijän toinen, pienempi konekäsi siirtää näytelieriöt säiliöön mönkijän alapuolelle. Siellä ne odottavat noin kymmenen vuotta, kunnes Nasan seuraava alus saapuu Marsia kiertävälle radalle. Silloin mönkijä panee näytteet minirakettiin, joka vie ne kiertoradalla odottavaan alukseen, ja alus tuo ne mukanaan Maahan analysoitavaksi.
Lopuksi PIXL-kamera ottaa Marsin pinnasta äärimmäisen tarkkoja kuvia. Niistä etsitään muun muassa mahdollisia kuvioita, jotka viittaisivat muinaiseen elämään.
Marsin pinnasta tähyillään esimerkiksi kuvioita, jotka muistuttavat stromatoliitteja. Maan pinnalla stromatoliitit ovat kasvien lailla fotosynteesillä elävien syanobakteerien muodostamia kivettyneitä kerrostumia.
Voit tutkia tarkemmin Perseverancen laitteita ja toimintaa Nasan laatiman 3D-mallin avulla.
🎬 Näin Perseverance säilöö Mars-näytteet
Uusi Perseverance-niminen Mars-mönkijä poraa reikiä planeetan pintaan ja kerää näytteitä suljettaviin lieriöihin, jotka myöhemmin tuodaan Maahan laboratorioihin tutkittaviksi. Video: NASA.
Lopuksi PIXL-kamera ottaa Marsin pinnasta äärimmäisen tarkkoja kuvia. Niistä etsitään muun muassa mahdollisia kuvioita, jotka viittaisivat muinaiseen elämään.
Marsin pinnasta tähyillään esimerkiksi kuvioita, jotka muistuttavat stromatoliitteja. Maan pinnalla stromatoliitit ovat kasvien lailla fotosynteesillä elävien syanobakteerien muodostamia kivettyneitä kerrostumia.
Voit tutkia tarkemmin Perseverancen laitteita ja toimintaa Nasan laatiman 3D-mallin avulla.
Marsiin lähetetään tänä kesänä Perseverancen lisäksi toinenkin Mars-ajoneuvo. Kiinalla on Tianwen-1-hankkeessaan lähdössä 240 kilon painoinen mönkijä.
Itse asiassa lähtöruudussa piti olla vielä kolmaskin mönkijä.
Kolmas ajoneuvo on Rosalind Franklin, joka aiemmin tunnettiin nimellä ExoMars. Se on Euroopan avaruusjärjestön Esan ja Venäjän avaruusjärjestön Roskosmoksen yhteistyöhanke.
Laukaisu kuitenkin lykkääntyi koronakriisin vuoksi, ja siksi mönkijä lähetetään matkaan vasta seuraavan laukaisuikkunan aikana, noin 26 kuukauden kuluttua.
Perseverance on toinen viime kesänä Marsiin laukaistuista mönkijöistä. Kiinan Tianwen-1-hankkeen 240 kilon painoinen mönkijä saapui Marsin kiertoradalle 10.2.2021.
Itse asiassa Marsiin piti kesällä 2020 lähteä vielä kolmaskin mönkijä.
Kolmas ajoneuvo on Rosalind Franklin, joka aiemmin tunnettiin nimellä ExoMars. Se on Euroopan avaruusjärjestön Esan ja Venäjän avaruusjärjestön Roskosmoksen yhteistyöhanke.
Laukaisu kuitenkin lykkääntyi koronakriisin vuoksi, ja siksi mönkijä lähetetään matkaan vasta seuraavan laukaisuikkunan aikana.
Minihelikopteri lentää ensi kertaa
Perseverancella oli lennolla Marsiin myös seuraa, minihelikopteri, nimeltään Ingenuity.
Ingenuityn avulla Nasan insinöörit aikovat ensi kertaa kokeilla, onko mahdollista lennellä ympäriinsä Marsissa, missä kaasukehän tiheys on vain noin sadasosan Maan ilmakehästä ja missä ilmassa pysyminen on siksi paljon hankalampaa.
Katso, miten uraauurtava minikopteri lentää Marsissa
Jos suunnitelmat toteutuvat, pieni Nasan Mars-hankkeen helikopteri lentää ensimmäisenä laitteena Marsin ohuessa kaasukehässä. Video: NASA.
Helikopterin tehtävänä on muun muassa tutkia maastoa ja etsiä sopivimmat reitit Perseverancelle.
Ingenuityn on määrä myös ottaa Marsin pinnasta kuvia, joiden erottelukyky on noin kymmenen kertaa niin suuri kuin planeettaa kiertoradalta kuvaavien luotainten kuvissa.
Kilpajuoksu siirtokunnasta on alkanut
Kesän 2020 optimaalinen laukaisuikkuna poiki ennätysmäärän Mars-hankkeita. Niiden päämääränä on löytää Marsista elämän merkkejä, mutta toinen vähintään yhtä tärkeä tehtävä on tien raivaaminen siirtokunnan perustamiselle.
Lähes kaikki suuret avaruusjärjestöt samoin kuin yksityiset yrityksetkin, kuten SpaceX, ovat esitelleet suunnitelmiaan Mars-tukikohdasta.
Kaikki ovat yhtä mieltä yhdestä asiasta: tukikohta tarvitsee happea, ja Marsin kaasukehä on täynnä sen "vastakohtaa" eli hiilidioksidia.
Siksi Perseverance-mönkijän varusteena on laite, joka jäljittelee maapallon puita muuntamalla hiilidioksidia hapeksi. Laite on nimeltään Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE).
MOXIE imee hiilidioksidia (CO2) Marsin ilmasta ja siirtää sähkövirtaa molekyyleihin. Virta hajottaa ne hiilimonoksidiksi, CO, ja negatiivisesti varautuneiksi happi-ioneiksi, O2-.
Ionit läpäisevät materiaalin, joka päästää lävitseen vain negatiivisesti varautuneet ionit, ja saapuvat positiivisesti varautuneelle anodille.
Siellä ionit liittyvät kaksittain toisiinsa ja muodostavat tavallista happea (O2). Ylimääräiset elektronit siirtyvät jälleen virtapiiriin niin, että ne voivat palata hajottamaan yhä uusia CO2-molekyylejä.
Jos MOXIE osoittaa todeksi, että Marsissa voidaan tuottaa riittävästi happea, on tiedossa ratkaisu siihen, miten astronautit pystyvät hengittämään tulevaisuuden Mars-tukikohdissa.
Uusi tekniikka jäljittelee kasveja
Perseverance-mönkijässä on mukana MOXIE-laite. Sen tarkoitus on yrittää luoda happea, jota tulevien avaruuslentojen astronautit voisivat hengittää. MOXIEn toimintaan on saatu idea kasvien ja puiden kyvystä muuntaa hiilidioksidia hapeksi.
Sähkö hajottaa hiilidioksidin
Sähkövirta kulkee virtapiirissä. Piirin negatiivisesti varautuneella puolella, katodilla, hiilidioksidimolekyylit (CO2) hajoavat sähkökemiallisessa prosessissa hiilimonoksidiksi (CO) ja happimolekyyleiksi, joissa on kaksi elektronia liikaa, eli oksidi-ioneiksi (O2-).
Ionit kulkevat katodilta anodille
Oksidi-ioneilla on negatiivinen varaus, ja siksi ne pyrkivät kohti virtapiirin positiivista puolta, anodia. Ionit ohittavat niin sanotun elektrolyytin. Se on keraamisesta aineesta tehty este, joka päästää vain negatiivisesti varautuneet ionit lävitseen.
Atomit kasautuvat hapeksi, ja ylimääräiset elektronit irtoavat
Kaksi oksidi-ionia kohtaa toisensa positiivisella navalla. Siellä ne sitoutuvat toisiinsa. Samalla yhteensä neljä ylimääräistä elektronia vapautuu anodille, minkä jälkeen elektronit jatkavat matkaansa kiertokulussa. Lopulta tuloksena on tavallinen happimolekyyli, O2.
MOXIE imee hiilidioksidia (CO2) Marsin ilmasta ja siirtää sähkövirtaa molekyyleihin. Virta hajottaa ne hiilimonoksidiksi, CO, ja negatiivisesti varautuneiksi happi-ioneiksi, O2-.
Ionit läpäisevät materiaalin, joka päästää lävitseen vain negatiivisesti varautuneet ionit, ja saapuvat positiivisesti varautuneelle anodille.
Siellä ionit liittyvät kaksittain toisiinsa ja muodostavat tavallista happea (O2). Ylimääräiset elektronit siirtyvät jälleen virtapiiriin niin, että ne voivat palata hajottamaan yhä uusia CO2-molekyylejä.
Jos MOXIE osoittaa todeksi, että Marsissa voidaan tuottaa riittävästi happea, on tiedossa ratkaisu siihen, miten astronautit pystyvät hengittämään tulevaisuuden Mars-tukikohdissa.