Curiosity (MSL - Mars science laboratory)

[Dugi]

Takže bys šel do tvůrčího týmu? Chtěl bys psát?

[Dugi]

Ve čtvrtém díle našeho miniseriálu se zaměříme na přístroj MAHLI. Zkratka vychází z názvu Mars Hand Lens Imager. V článku se dozvíte přesnější údaje a tak vás nepřekvapí, že se této kameře někdy přezdívá Digitální lupa. Našli bychom ji na konci robotické paže.



Jedná se o barevnou kameru schopnou snímat velmi detailní záběry kamenů. Díky tomu, že MAHLI může ostřit, dokáže dělat i snímky okolí roveru. Hlavním úkolem ale bude pořizovat detailní snímky vzorků – stejně jako si pozemský geolog s sebou nosí lupu, aby odhalil barvy, zlomy hornin, tvary krystalů a podobně, tak i Curiosity tohle všechno dokáže. U sedimentárních hornin totiž potřebujeme zjistit jak velká zrna ji tvoří a jaký mají tvar. Pokud mají ostré hrany, znamená to, že před dosednutím neabsolvovaly dlouhou cestu, která by je jinak obrousila – ať už by byla původcem pohybu voda, nebo vítr. Díky snímkům z MAHLI se budou moci operátoři rozhodnout, zda vzorek prozkoumají ostatními přístroji. Fotky z kamery mají rozlišení 1200 x 1600 pixelů a ukládají se na 8 GB flash paměť. Umí navíc snížit objem dat posílaných na Zemi – ze série různě zaostřených záběrů umí složit koláž, která zabírá 4x méně místa, než kdyby se posílala jedna fotka po druhé.
Na první pohled se může zdát, že MAHLI připomíná přístroje použité na MERech. Ale je tu několik rozdílů – MAHLI na Curiosity snímá ve všech barvách, umí si posvítit na cíl a umí ostřit. Je také umístěn na delší paži – zvládne udělat i autoportrét vozítka. Snímky mohou posloužit k vizuální kontrole stavu vědeckých přístrojů, ale umí také pořizovat časoměrná videa. Nejvíc se může k vzorku přiblížit na dva centimetry. V tu chvíli zachycuje 1 pixel jen asi 0,025 milimetru! Přičemž takto vyfotí oblast o rozměrech 2,2 x 1,7 centimetru. Jak jsme si už řekli – kamera MAHLI umí ostřit. Umožňuje tak dělat snímky velkých detailů, tak i fotky z větších vzdáleností. Na vzdálenost 1 metru od předmětu má 1 pixel velikost půl milimetru, což je velmi slušný výsledek. Snímá přitom oblast širokou asi 70 centimetrů.
Pokud se zkoumaný vzorek nachází ve špatných světelných podmínkách, není to pro MAHLI problém – disponuje totiž dvě sady bílých LED diod. Další dvojice diod vydává ultrafialové záření o vlnové délce 365 nanometrů. S její pomocí bude možné prokázat fluorescenci vzorků. Aby MAHLI snímala barvy tak, jak má, může využít kalibračního terče, který je umístěný na těle roveru. S jeho pomocí je možné kalibrovat barevné snímání, ostření, nebo UV osvětlení.
Tolik tedy ke kameře MAHLI. Další na řadě bude CheMin, které se podíváme na zoubek zítra.

[Dugi]

Dnes se podíváme na první přístroj, který má za úkol přímé zkoumání vzorků, tedy prachu a úlomků kamenů. Až doposud jsme se zaměřovali spíše na průzkum z větší či menší vzdálenosti. Teď nás čeká přístroj CheMin, který bychom našli na těle roveru a jeho úkolem není nic menšího, než provádět chemické rozbory odebraných vzorků. V nich bude pátrat především po prvcích, které jsou potřebné pro vznik života.



Vůbec poprvé na Rusé planetě se nasazení dočkává přístroj, který využívá průzkumu na základě rentgenového rozkladu. Tato metoda je mnohem přesnější, než postupy používané při dřívějších misích. Měření rentgenového záření umožňuje velmi přesně určit přítomnost a množství obsažených prvků. Princip je následující – svazek rentgenových paprsků se na vzorku rozptýlí. Jelikož jsou základem většiny horniny krystaly, dá se ze způsobu, jakým odráží paprsky vyčíst mnoho informací. jde především o úhly, pod jakými se paprsky odráží – ty nám napoví, o jakou krystalografickou soustavu se jedná. Skoro by se dalo říct, že každý minerál má jiné lomy a odrazy paprsků, které vytváří jeho unikátní „otisk prstu“.
Zkoumaný materiál se získá buď odbroušením kamenů, nebo prostým nabráním prachu, který pokrývá marsovský povrch. V obou případech se o transport materiálu k násypce postará robotická paže vozítka. Jak jsme si řekli už na začátku – CheMin bychom našli v těle roveru – přesněji v jeho přední části. Tam se nachází odnímatelná krytka sloužící k nasypání vzorku – materiál pak padá dovnitř a dopadne na vibrující síto. Přes něj projdou pouze částice menší než 0,15 milimetru. Pak už na něj čeká vědecký průzkum. Materiál dopadne do připravené kapsle o průměru knoflíku u košile a tloušťce kreditní karty. Stěny této kapsle jsou z průhledného materiálu. Celkem bychom v útrobách přístroje našli 32 těchto kapslí, které jsou umístěny na otočném kole. Jeho otočením je tak možné zahájit průzkum kteréhokoliv vzorku – stačí jen otočit kolem tak, aby požadovanou kapslí procházelo rentgenové záření. Pět kapslí je zaplněno už od začátku – byly naplněny ještě před startem známými látkami a na Marsu budou sloužit ke kalibraci přístroje. Zbývajících 27 kapslí je připraveno na vzorky z Marsu – každá kapsle je přitom vícenásobně použitelná. Kapsle jsou spojeny do dvojice a každá dvojice je připevněna k jedné ladičce. Ta je napojena na drobný piezoelektrický bzučák. Ten se aktivuje, pokud je „jeho“ kapsle zkoumaná a rozechvívá ladičku. Frekvence kmitů je asi 200 za sekundu (střední C na klavíru má 261 kmitů za sekundu). Není to samoúčelné hraní – tím, že se chvěje ladička tak se hýbe i kapsle se vzorkem. A tím pádem se pohybuje i prášek v kapsli – rentgenový paprsek tak postupně prozkoumá větší množství materiálu, než pokud by byl vzorek nehybný. Samotný přístroj váží asi 10 kilogramů a na první pohled připomíná krychli s hranou 25 centimetrů.



Rentgenové záření v přístroji CheMin je emitováno vysokoenergetickými elektrony, které bombardují kobaltový terč. Záření pak projde vzorkem a zamíří do detektoru, kde bychom našli přístroje citlivé na detekci rentgenových paprsků a několika kamer. Přístroje jsou hlazeny na -60°C. Přístroje se zaměřují nejen na zkoumání primárních paprsků, tedy těch, které byly vyslány výše popsaným způsobem prošly vzorkem a dopadly na detektor. Pozornost se věnuje i sekundárním paprskům, které vznikají až ve vzorku po ozáření primárním zdrojem. Je to taková rentgenová fluorescence. Tímto způsobem se daří objevit prvky těžší než sodík.
Přístroje, které se doposud vydaly na Mars nebyly schopné odhalit všechny minerály. CheMin odhalí i sloučeniny, kterých je ve vzorku 3%. Přístroj se dá použít i pro nekrystalické vzorky – například pro vulkanické sklo. Jelikož každý materiál potřebuje ke svému zformování určité podmínky (přítomnost vody, teplota, tlak), tak díky zjištění složení hornin můžeme poznat, jak to na Marsu vypadalo v době, kdy tento materiál vznikal. Navíc pokud průzkum odhalí fosfáty, uhličitany, sulfáty, nebo křemičitany, může to být vodítko pro hledání dřívější existence života.
Tolik tedy přístroj CheMin. A už teď se těšte na zítřek – čeká nás největší vědecký přístroj roveru Curiosity – v podstatě samostatná vědecká laboratoř s názvem SAM.

[indian22]

U tohoto přístroje vždycky nejvíc přemýšlím jak funguje vyčištění každé kapsle od předchozího vzorku. V presskitu to zase nebylo.

[KitFisto]

Sakra to je stroj tohle Prostě to musí přistát Jinak zase parádní díl...

[Dugi]

Ohledně čištění nevím. Ale vezměme si to logicky - prášek bude velmi jemný - maximální velikost zrn 0,15 milimetru. Předpokládám, že kapsle bude otevírací, materiál se vysype a zbytek, který ulpěl na stěnách se může vyfoukat.
A nebo je tu ještě jedna možnost - že by materiál ulpělý na stěnách nevadil. Zksume si to představit - velmi jemný prach usazený na stěnách kapsle - kolik ho tak může být? V press kitu se píše, že přístroj dokáže odhalit i materiály, kterých je ve vzorku jen asi 3%. Pokud uvážíme, že se původní vzorek vysype, trocha prachu se usadí na stěnách, přijde další vzorek, při zkoumání se díky vibracím oba prachy promíchají. A teď otázka - kolik % objemu může tvořit původní prach? Matika mi nikdy moc nešla, ale pokud budeme brát, že se původní vzorek vysype celý až na tu trošku, co ulpěla na stěnách, myslím, že se bavíme o množství menším než 3% objemu vzorku. Tím pádem by případné smíchání zbytku původního s novým vzorkem nemělo ovlivnit měření.
KitFisto: díky za pochvalu.

[petrsida]

Přesně tak Dugi. Ta trocha prachu nijak nevadí, je to promile v dalším vzorku a tím pádem mimo citlivost (trochu si asi vypomůžou i tím kmitáním, díky tomu to vysypou ještě líp).

Stejně se pracuje na zemi s drtičkou při přípravě vzorků na analýzu. Někdo by řekl, že je třeba ji po každém mletí čistit, ale není, stačí ji pustit, nechat chvíli vzorek mlít, materiál ze začátku vysypat a pak už se jede načisto, ta trocha, co by tam případně mohla zůstat tvoří setiny promile vzorku, takže kontaminace je hluboko pod rozlišovací schopnost přístroje. Důležité je, že se chyba nekumuluje, ale zůstává pořád stejná.

[indian22]

No i nad tím, že se to třeba nemusí řešit jsem přemýšlel, ale nechtělo se mi to líbit.
Každopádně pokud geolog říká, že se to obdobně dělá běžně i na Zemi, tak není co řešit. Děkuji z upřesnění.

[Dugi]

No vida, zdá se, že moje teorie by mohla být reálná. Díky za názor odborníka, pertsida. Mám radost, že jsem to viděl stejně. A to jsem o postupu na zemi nevěděl, jen jsem usuzoval - je to skvělý pocit, když člověk vymyslí teorii a pak mu odborník řekne, že to tak opravdu je.

[petrsida]

Ono to není problém jenom analyzátoru, ale i vrtacího zařízení a podavačů, všude tam něco ulpívá, cesta naředit to je nejjednodušší a nejefektivnější, nemusíte tam přidávat žádné další zařízení, které by se mohlo rozbít.


Dugi, díky za parádní seriál, číst to v angličtině nějak není čas.