Minden, amit a Mars 2020 marsjáró lézeréről tudni érdemes

3488

Lézerrel indul a Marsra a NASA legújabb marsjárója. A sci-fi filmekből ismert lézerekkel ellentétben azonban ezzel ásványtani és kémiai kutatásokat fog akár 7 méteres távolságból végezni – mi több, akár még fosszilis mikrobiális élet nyomaira is bukkanhat.

Az idén nyáron induló Mars 2020 rover hét műszerének egyike a SuperCam, amely több száz ember munkájának köszönhetően mindössze egy gabonapelyhes doboz méretével vetekszik (egy ilyen berendezés tipikusan jóval nagyobb helyet foglal). A lézersugár a rover „fejéből” lép ki, mellyel kisebb kőzeteket elpárologtatva szerez a küldetés sikeréhez létfontosságú információkat. De mitől is olyan különleges ez a berendezés?

„Ameddig a szem ellát”

A lézersugár segítségével olyan ásványokat is azonosítani lehet majd, amelyeket a marsjáró karjaival nem ér el, vagy amelyek a megközelítéshez túl meredek területeken találhatók. Távoli analízisre is alkalmas, így előre eldönthető, megéri-e közelebb vinni a rovert, vagy sem. Különösen izgalmas célpontok például az agyagok, karbonátok és szulfátok, azaz olyan ásványok, amelyek folyékony vizes közegben keletkezhettek; jelenlegi ismereteink szerint a víz ugyanis elengedhetetlen az élethez, beleértve azon mikróbákat is, amelyek az évmilliárdokkal ezelőtti marsi körülmények között elméletileg túlélhettek volna.

A Mars 2020 rover „fejének” SuperCam műszerét egy lézersugárral szerelték fel. A célzott kőzetmintát közel 10 000 °C-os hőmérsékletre hevítve elpárologtatja, majd a kialakult plazmát vizsgálva határozza meg a minta kémiai összetételét. (NASA/JPL-Caltech)

A SuperCam méréseivel azt is el lehet majd dönteni, érdemes-e egy kőzetdarabot felvenni a rover mintagyűjtő-rendszerébe. A Mars 2020 ugyanis különböző magmintákat fog összegyűjteni fémrudakban, melyeket idővel egy adott területen letesz. Az összekészített mintákat egy jövőbeli küldetés során majd összegyűjtik és további tesztelés céljából visszahozzák a Földre.

Fókuszban a lézer

A SuperCam gyakorlatilag a Curiosity ChemCam műszerének az új generációs változata. Mint elődje is, a célzott mintát infravörös lézersugárral fűti fel 10 000 °C hőmérsékletűre, elpárologtatva azt – ez a módszer a Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), azaz lézer indukált letörési plazma spektroszkópia. Egy speciális kamera ezután a kialakult, rövid élettartamú plazmából meg tudja határozni a minta kémiai összetételét. Amikor éppen nem emberek vezérlik, a ChemCam-hoz hasonlóan a SuperCam is mesterséges intelligenciával fog érdekes mintákat felkutatni, a továbbfejlesztett mesterséges intelligencia segítségével pedig roppant precízen tud majd becélozni apró kőzetdarabokat is.

A SuperCam másik újítása egy a felszínen levő anyagok molekuláris összetételét meghatározni képes zöld lézer, mely a minta kémiai kötéseit gerjesztve a kötésben résztvevő elemektől függő jelet hoz létre – ez a Raman-spektroszkópia. A kialakult spektrum az adott molekula rezgéseire jellemző („molekuláris ujjlenyomat”), segítségével megismerhető az anyag felépítése, tulajdonságai. A SuperCam zöld lézere ezen kívül bizonyos ásványokat és szén-alapú elemeket képes fluoreszkálásra, azaz fény kibocsátására is késztetni.

Az ásványok és szerves vegyi anyagok más frekvencián fluoreszkálnak, ezért a SuperCam fényérzékelője olyan zárral rendelkezik, mely akár 100 nanoszekundum alatt képes bezáródni – ez annyira gyors, hogy mindössze néhány foton tud közben bejutni a műszerbe. A zársebesség változtatásával (time-resolved luminescence spectroscopy, azaz időfelbontásos lumineszcencia spektroszkópia) pontosabban lehet majd meghatározni a mintában levő vegyületeket.

A NASA Mars 2020 rover SuperCam berendezésének tesztelése (LANL)

Mindezeken felül a SuperCam a felületükről visszaverődő napfényt látható és infravörös (VISIR) tartományon vizsgálva is képes meghatározni a kőzetek és üledékek ásványi összetételét. Ez a VISIR technológia remekül kiegészíti a Raman-spektroszkópiát, mert a két technika másfajta ásványokra érzékeny.

Mikrofonos lézer

A SuperCam mikrofonjának köszönhetően hallható lesz, valahányszor eltalál egy célpontot, a kialakuló pattanó hang ugyanis a kőzet anyagi tulajdonságaitól függően kissé változik. A Mars 2020 lesz a harmadik olyan küldetés, melynek során ezt a típusú mikrofont használják. Az 1990-es évek végén a Mars Polar Lander-en, valamint a 2008-ban leszállt Phoenix marsjárón is ugyanilyen mikrofon volt. Előbbi sajnos becsapódott a felszínbe, utóbbin pedig elektronikai problémák miatt végül nem tudták használni.

A SuperCam-nak viszont nem csak a roveren van mikrofonja: a belépés, ereszkedés és leszállás fázisa alatt is rögzíteni fog minden hangot, amíg az autóméretű eszköz a felszínre tart. Így a rover kameráival felvett színes videófelvételt hanggal együtt élvezhetjük, ezzel eddig soha nem látott módon megörökítve a leszállást a vörös bolygóra.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás