Daca putem trimite un om pe Luna, de ce trebuie sa trimitem roboti de explorare pe Marte? La urma urmei, Marte este planeta care seamana cel mai mult cu Pamantul – asta, daca Pamantul ar avea o temperatura medie de -63 de grade Celsius si ar fi lipsit de viata. Cu toate acestea, modelele sale geologice seamana cu o varietate de locuri cu care suntem familiarizati aici pe Pamant. Desigur, acest lucru nu inseamna ca o misiune cu un echipaj uman este asemanatoare cu o vacanta in California. Robotii le-au permis programelor spatiale nu doar sa exploreze suprafata martiana, ci si sa investigheze cateva din problemele care ar putea aparea daca, intr-o zi, vor trimite barbati si femei pe Marte.
Trimiterea unor roboti pe Marte nu este la fel de usor ca si cum am trimite o masina de jucarie cu un walkie-talkie pe acoperisul unei case. Pana in prezent, au existat mai mult de 40 de tentative de a lua contact cu planeta Marte. Primele cinci misiuni au avut loc intre anii 1960 si 1962 si au fost intreprinse de Fosta Uniune Sovietica. Toate aceste misiuni au fost survolari ale planetei – navele au fost lansate pe orbita planetei Marte pentru a trimite imagini inapoi pe Pamant. Toate acele misiuni au esuat – fie nava spatiala nu a ajuns pana la planeta, fie s-a rupt in bucati in timpul calatoriei. Prima misiune de succes a fost cea a lui Mariner 4, o nava spatiala a Statelor Unite ale Americii, care a trimis inapoi 21 de imagini cu planeta (in anul 1964). De-atunci si pana acum, atat Statele Unite, cat si Rusia, Japonia si Agentia Spatiala Europeana au lansat misiuni spre Marte.
Roboti versus astronauti
Daca suntem atat de avansati incat sa putem construi roboti extrem de complicati pe care sa-i trimitem pe Marte, de ce nu trimitem un astronaut? Cel mai important motiv pentru care nu facem acest lucru este probabil si cel mai evident, si anume: astronautul ar putea sa nu supravietuiasca acelei calatorii. Doar o treime din misiunile lansate pana acum au avut succes, adica au ajuns pana pe Marte intacte. Costul, desigur, este un alt factor. Desi construirea robotului Curiosity a costat 2,47 de miliarde de dolari, NASA tot nu a trebuit sa tina cont de anumite detalii ca: oxigenul de care are nevoie o persoana pentru a respira sau de posibilitatea intoarcerii inapoi pe Pamant. Robotii raman pe Marte pentru totdeauna, odata ce munca lor s-a incheiat, insa calatoria unui astronaut ar fi mai mult o vacanta decat o mutare permanenta – acest lucru ar insemna mancare, combustibil, eliminarea deseurilor si o serie de alte costuri (atat la plecare, cat si la intoarcere).
Dincolo de logistica si costuri, exista toate marile necunoscute despre felul in care sistemul uman ar putea reactiona la o atmosfera ca cea de pe Marte. Deoarece Marte nu are un camp magnetic, oamenii ar primi doze imense de radiatii cosmice – pe Pamant, acest lucru nu reprezinta o problema deoarece campul magnetic blocheaza cea mai mare parte a radiatiilor. O calatorie de 1000 de zile pe Marte poate avea ca rezultat imbolnavirea astronautului de cancer (40% sanse), dupa intoarcerea sa pe Pamant. De asemenea, daca astronautul este de sex feminin, exista si mai multe riscuri – sanii si organele reproductive ale femeilor prezinta un risc aproape dublu de imbolnavire de cancer.
Explorarea planetei Marte pana in prezent
Cel mai ademenitor lucru cu privire la explorarea planetei Marte este promisiunea de a gasi apa – sau macar dovezi ale existentei apei in trecut. Apa este cheia, deoarece unde exista apa, exista si viata (cel putin asa stau lucrurile pe Pamant). Asa cum am spus mai sus, primele misiuni pe Marte au fost survolari. In anul 1969, dupa ce survolarile s-au incheiat, urmatoarele misiuni au fost mentionate ca “sonde spatiale”. NASA a proiectat aceste nave spatiale in asa fel incat ele sa poata orbita mai mult timp in jurul lui Marte, pentru a putea face fotografii. In anul 1972, Mariner 9 a fost prima misiune care a fotografiat intreaga suprafata a planetei Marte. Misiunile care orbiteaza in jurul planetei au continuat – in 2005 a fost lansata Mars Reconnaissance Orbiter.
In continuare vom vorbi despre predecesorii robotilor de explorare. Viking 1 si 2, care au fost lansati la jumatatea anilor 70, aveau module de amartizare care au coborat pe suprafata planetei Marte. Acestea au fost primele sonde care au descoperit ca Marte este autosterilizanta, ceea ce inseamna ca o combinatie de radiatii ultraviolete cu solul uscat si natura oxidanta a chimiei solului previne formarea de organisme. Daca ne gandim la vehicule mai moderne care au aterizat pe Marte, atunci trebuie sa incepem cu misiunea Pathfinder din anul 1995. Pathfinder a constat intr-un modul de amartizare echipat cu o parasuta, pentru intrarea in atmosfera, si cu un robot Sojourner. Echipamentul a trimis inapoi mii de imagini, precum si 15 analize chimice ale solului si date despre starea vremii.
In anul 2003, au fost lansate misiunile Spirit si Opportunity. Ambii roboti impartasesc cateva caracteristici demne de remarcat. Acestia pot genera energie cu ajutorul panourilor solare, energie pe care o stocheaza apoi in bateriile lor interne. In caz ca niste omuleti mici si verzi se afla in apropiere, robotii pot face fotografii color de inalta rezolutie sau pot scoate la iveala camere ce amplifica imaginea, pentru ca oamenii de stiinta de pe Pamant sa poata examina obiectele. Spectrometrele multiple de pe bratele robotilor folosesc tot felul de trucuri pentru a determina compozitia rocilor, inclusiv urmarirea cantitatii de caldura emanata de un obiect si “bombardarea” acestuia cu particule alfa. Robotii Spirit si Opportunity au fost de asemenea echipati cu un burghiu pentru a gauri suprafata planetei.
Ceea ce Spirit si Opportunity au descoperit a reprezentat o rasplata a tehnologiei care le-a permit acestora sa exploreze planeta Marte. In termen de cateva luni de la aterizare, Opportunity a descoperit dovezi ale existentei apei sarate, care lasa deschisa posibilitatea ca viata sa fi existat la un moment dat pe planeta. Spirit a dat peste niste pietre care indicau faptul ca Marte a fost mai demult marcata de impacturi, fenomene vulcanice explozive si de prezenta apei subterane.
Partile componente ale robotilor
Corpul robotului se numeste cutie electronica calda. In partea de sus a robotului se afla o punte de echipamente, unde sunt plasate “catargul” si camerele. Peretii corpului robotului sunt pictati in auriu si au fost proiectati in asa fel incat sa suporte temperaturi de -96 de grade Celsius. In interiorul corpului robotului se afla baterii cu litiu-ion, aparate radio si obiecte electronice, cum ar fi spectrometre, toate necesitand caldura pentru a functiona. Creierul robotului este un computer care este comparabil cu un laptop puternic de ultima generatie, care are insa functii speciale de memorie, care nu se vor distruge datorita radiatiilor sau a opririi computerului. Computerul verifica incontinuu temperatura pentru a asigura “sanatatea” robotului.
Daca am spune ca Spirit si Opportunity au doar niste camere si ceva echipament radio, nu ar fi deajuns. Fiecare robot cantareste 170 de kilograme, iar construirea lor a costat 850 de milioane de dolari. Camera panoramica este montata pe fiecare robot pentru a oferi un context geologic mai larg. Situata pe catarg, la 1,5 metri distanta de sol, camera nu doar face poze color, ci are 14 filtre diferite care pot identifica obiectivele pentru o privire mai indeaproape. Un spectrometru de emisie termica in miniatura identifica mineralele cu putin ajutor de la lungimile de unda infrarosii.
Acesta este folosit pentru a gasi modele distinctive care ar putea arata miscarea apei. Pe bratul robotului se afla un spectrometru Mossbauer, care este plasat direct pe mostre pentru a gasi minerale purtatoare de fier – un alt instrument care sa ajute la determinarea modului in care apa a afectat solul si rocile. Pentru a determina compozitia rocilor, este folosit un spectrometru de particule alfa cu raze x – acelasi tip de spectrometru este folosit in laboratoarele de geologie pentru a determina originile si schimbarile mostrelor. Instrumentul microscopic de imagistica poate investiga cu atentie formarea rocilor si variatiile.
Comunicarea robotilor cu Pamantul
Dar cum ajungem sa aflam despre toate aceste descoperiri uimitoare pe care le fac robotii de explorare? In general, robotii comunica direct cu Pamantul doar pentru aproximativ trei ore, restul informatiilor fiind interceptate si trimise navelor spatiale aflate in orbita pe Marte, care transmit inapoi pe Pamant si invers (Mars Odyssey si Mars Global Surveyor). Navele spatiale se muta de la un orizont la altul in 16 minute – zece din cele 16 minute pot fi folosite pentru comunicarea cu robotii. Daca ar fi sa ghicim, aproximativ 10 mb de date pot fi trimise zilnic pe Pamant. Acest lucru este deosebit de util, mai ales pentru ca navele spatiale se afla in contact strans cu ambii roboti si au o fereastra mai larga de comunicare cu Pamantul decat oricare dintre cei doi roboti.
Fiecare robot utilizeaza doua antene pentru a comunica: o antena high-gain care se poate orienta singura pentru transmiterea informatiilor catre o antena aflata pe Pamant, si o antena low-gain care poate primi si trimite informatii din orice directie, la o rata mai mica decat antena high-gain. Toate aceste comunicatii apar la Deep Space Network, o retea internationala de antene cu facilitati de comunicare in desertul Mojave din California, Madrid, in Spania, si Canberra, in Australia.
Robotii trimit zilnic imagini, impreuna cu datele obtinute cu ajutorul instrumentelor, inapoi pe Pamant. Extrapoland din datele primite, oamenii de stiinta trimit comenzi robotilor in timpul acelei ferestre de trei ore de comunicare directa cu antena high-gain. Apoi, pentru urmatoarele 20 de ore, robotii sunt pe cont propriu, indeplinind comenzile primite si trimitand datele celor doua nave spatiale aflate in orbita. Oamenii de stiinta le pot spune robotilor sa se miste catre o noua roca, sa macine o roca, sa analizeze o roca, sa faca fotografii sau sa adune date cu diverse instrumente. Robotii si oamenii de stiinta repeta acest lucru timp de 90 de zile. In acel moment, energia robotilor va incepe sa se diminueze. De asemenea, planetele Marte si Pamant se vor indeparta una de alta, ceea ce va ingreuna si mai mult comunicarea. In cele din urma, robotii nu vor mai avea indeajuns de multa energie pentru a comunica, se vor afla prea departe de Pamant sau vor avea parte de insuficiente mecanice, iar atunci misiunea va fi incheiata.
