Marsi-luuraja asub tööle

Foto:

Mitte kunagi varem pole Marssi uurinud korraga nii palju automaatjaamu kui praegu – selle aasta algul oli neid tervelt viis. Aga justnagu kinnitamaks vanasõna, et küll küllale liiga ei tee, jõudis 10. märtsil Marsi juurde ja läks selle ümber orbiidile tiirlema veel Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), mida võib tõlkida eesti keelde kui Marsi luuretehiskaaslast. Milleks siis veel see?

Marss (vt ka videot) on eriline planeet. Just sellel meie punasel naaberplaneedil arvas ülemöödunud sajandi 70ndatel aastatel itaalia astronoom Giovanni Schiaparelli nägevat kanaleid. Varsti märkasid neid mitmed teisedki täheteadlased ja läksid lahti jutud taibukatest marslastest, kes oma kuival taevakehal on niisutamiseks rajanud terve kanalite võrgu. Ideest haarasid kinni kirjanikud ja sündis hulk ulmelisi teosed marslaste elust ja tegevusest ning isegi sellest, kuidas nad maalastele kallale kipuvad.

Kanalite asemel kraatrid
Kuigi aja jooksul hakkas järjest rohkem uurijaid kahtlema kanalite reaalsuses, andis neile surmahoobi siiski Ameerika automaatjaama Mariner 4 möödalend Marsist 1965. aasta suvel. Seejuures tehtud 22 fotol oli küll näha palju kraatreid, kuid mitte ühtegi kanalit – need osutusid silmapetteks! Õigus oli olnud Eesti astronoomil Ernst Öpikul, kes juba umbes 15 aastat varem nägi ette Marsil samasuguste kraatrite olemasolu nagu Kuul. Selle ja järgnevate automaatjaamade lendudega sai ka lõplikult selgeks, et tingimused eluks on Marsi pinnal pehmelt öeldes vähesobivad. Temperatuur langeb kuni –128 °C-ni, õhurõhk on vaid sajandik maisest ja vedelat vett pole ollagi. (See-eest vähemalt poolustel on hulgaliselt jääd, nagu nüüd teame.) Aga ehk esineb seal mikroorganisme, kes ka Maal kõige karmimates ja uskumatumates tingimustes elavad? Neid suundusid 1975. aastal otsima kaks Vikingi nime kandvat Ameerika automaatjaama, mis siis järgmisel aastal Marsil edukalt maandusid, kuid mille automaatlaborid mingeid elumärke ei leidnud. See muidugi ei tähenda, et elusorganisme ei võiks olla pinnaseproove võtnud robot-käppade haardeulatusest väljas, kuid sellised automaatjaamad maksavad hirmus palju ja edaspidi neid rohkem välja ei saadetud. Veelgi enam, kuna rahastamist vajas kosmosesüstikute väljaarendamine, siis ei teinud ameeriklased järgneva viieteistkümne aasta jooksul katsetki isegi kõige lihtsamat automaatjaama Marsi juurde läkitada.
Alles 1997. aasta suvel maandus seal Pathfinder, mille töö osutus ka edukaks. See järgis aga juba uue, kokkuhoiuajastu deviisi “odavamalt, kiiremini, paremini” ja kuigi edaspidi on Marsi uurimiseks eraldatud rahasummad kasvanud, kehtib see loosung üldjoontes endiselt. Kuna elusorganisme nii odava eelarvega otseselt otsida ei saa (ja nende leidmise tõenäosus on ausalt öeldes ka väike), siis tuli muuta uurimisobjekti – selleks on (vedela) vee olemasolu otsimine, sest vesi on hädavajalik (kuigi paraku mitte piisav) eeltingimus elu tekkeks ja arenguks. Kuna vesi praegu Marsi pinnal vedelas olekus olla ei saa – selle välistavad madal õhurõhk ja temperatuur (vesi kas aurustub või külmub) –, siis saab jutt olla vaid kunagi minevikus Marsi pinnal olnud vee jälgede otsimisest, kusjuures sellest ajast võivad meid lahutada isegi miljardid aastad. Peaasjalikult sellega ongi kõik Marsi automaatjaamad Pathfinderist alates tegelenud, sooritades seejuures loomulikult ka muid uuringuid.
Kuigi maandurid võivad lisaks imeilusate Marsi vaadete edastamisele teha vahetuid keemilisi analüüse jms, on oluline roll ka ümber meie punase naaberplaneedi tiirutavatel Marsi tehiskaaslastel (orbiiteritel). Selle aasta algul Marsil ja selle orbiidil tegutsenud viiest automaatjaamast on neid tervelt kolm, seejuures on Mars Global Surveyor ümber Marsi tiirutanud juba aastast 1997, Mars Odyssey aga aastast 2001. Lisaks neile kahele NASA automaatjaamale ringleb seal alates 2003. aasta jõuludest ka Euroopa Kosmoseagentuurile ESA kuuluv Mars Express. Erinevalt maanduritest suudavad orbiiterid läbi uurida suuri alasid (kõrgelt näeb ju kaugemale paremini), saavad aidata leida maanduritele sobivaid laskumiskohti ja pärast nende kohalejõudmist toimida ülekandejaamadena. Peale ühiste omaduste on neist igal ka oma eripära. Nii oskab MGS määrata laseriga kõrgusi, MO avastada gammaspektromeetriga pinnasest vett või jääd, ME aga “näeb” oma radariga Marsi punase pinnakihi alla mitme kilomeetri sügavusele ja võib sealt niiviisi leida veekihte.

Teravapilguline luuraja
12. augustil 2005 startinud ja selle aasta 10. märtsil kohale jõudnud Mars Reconnaissance Orbiteri iseärasuseks on tema terav nägemine. Selle pardal oleva 50 cm läbimõõduga peapeegli kaamerat oleks küll õigem teleskoobiks nimetada. Sellest õige veidi väiksemate (48 cm läbimõõduga peeglitega) teleskoopidega on aastakümneid Tõraveres ja Tallinna tähetornis uuritud muutlikke tähti. Seetõttu pole imestada, et tegemist on suurima kaameraga/teleskoobiga, mis Maa-kesksest orbiidist kõrgemale/kaugemale on lennutatud. Marsi kohal 300 km kõrgusel lennates vastab selle pinnal kaamera jaoks ühele punktile vaid 30 cm läbimõõduga ala. Kuna rusikareegli järgi on mingi objekti äratundmiseks vaja vähemalt kolme pildipunkti (pikslit), võib MRO abil leida Marsi pinnalt umbes meetrisuuruseid asju, olgu siis looduslikke kive või inimese ehitatud automaatjaamu. Seetõttu võib loota, et ehk leitakse üles ka 1999. aastal Marsilt laskumisel kadunuks jäänud ameeriklaste Mars Polar Lander ja 2003. aastal sinna jõudma pidanud inglaste Beagle 2.
Varasemate Marsi-orbiiterite lahutusvõimet ületab MRO kaks-kolm korda ja vastab umbkaudu Maa pinda pildistavate tsiviiltehiskaaslaste (näiteks IKONOS, Quickbird) omale. Viimaste pilte kasutatakse näiteks populaarse veebisaidi Google Earth tegemisel. (Luuretehiskaaslaste tehtavad pildid on kindlasti palju teravamad, aga kui palju täpselt, pole paraku teada…)
Tõele au andes on Marsi pinda kosmosest siiski veidi lihtsam pildistada kui Maad, sest atmosfääri tihedus on umbes sada korda väiksem ja seega on väiksemad ka kujutise moonutused. Kuigi kadumaläinud aparaatide otsing on muidugi huvitav, on nii suure lahutusvõimega kaamera MRO-le paigutamise põhiline eesmärk siiski teaduslik – vaadelda Marsi pinnadetaile, mille uurimiseks eelmised automaatjaamad liiga nõrgaks jäid. Selle hulgas nii veevooluga kaasakantud kive, polaaraladel olevaid settekihte kui ka salapäraseid, suhteliselt noori uhteorge – need kõik võivad aidata meid lähemale vedela vee ilmumise ja kadumise mõistmisele Marsil.
Kõrge lahutusvõimega kaamera näeb korraga läbi kolme erineva filtri ja võib seetõttu teha ka värvipilte, kuid seda vaid oma 6 km laiuse vaatevälja keskosas. Sama pinnamoodustist järgnevate ülelendude ajal erinevate nurkade all pildistades võib saada kolmemõõtmelisi kujutisi, kusjuures kõrgusvahe hindamise täpsus on umbes 25 cm.
Lisaks sellele kõrglahutusega kaamerale on MRO pardal veel kaks kaamerat. Neist üks, Context Camera (konteksti kaamera) nime kandev aparaat pildistab 30 km laiuseid ribasid lahutusvõimega 8 m ning on võimeline seega uurima läbi suuremaid Marsi alasid kui kõrglahutusega kaamera. Ühelt poolt võib temaga tehtud piltidelt valida välja piirkondi, mis väärivad suurema lahutusvõimega uurimist, teiselt poolt asetavad sellega tehtud pildid aga kõrglahutusega kaamera fotod laiemasse konteksti, millest ka ta nimetus. Näiteks saab Context Camera fotodelt jälgida vee ja tuule tegevust suurematel aladel.
Kolmanda MRO pardal olev kaameraga tehtud fotodest saab igal päeval kokku panna meie naaberplaneeti tervikuna hõlmava pildi, millelt võib jälgida päevast päeva toimuvaid muudatusi Marsi pinnal ja atmosfääris, näiteks jää sulamist, tolmu ja pilvede liikumist. Selle 180kraadise vaatenurgaga kalasilm-objektiivi lahutusvõime võimaldab parimal juhul eristada kilomeetrise läbimõõduga objekte.
Marsi pinnast annab kujutisi ka veega seotud mineraalide otsimiseks mõeldud spektromeeter, ainult et ta teeb seda kuni 544 erinevas lainepikkuste ribas, mida võib tinglikult ka värvideks nimetada. Seejuures suudab ta Marsi pinnal eristada kuni 18meetriseid detaile. Suurema osa ajast vaatleb ta meie naaberplaneedi pinda madalama spektraalse (70 riba) ja ruumilise lahutusvõimega (100–200 m), et siis leitud kõige huvitavamatel aladel rakendada oma mainitud tippvõimeid.
Marsi atmosfäärist veeauru, jää ja tolmuosakeste avastamiseks ning temperatuuri määramiseks on pardal veel vastav infrapuna-spektromeeter, mis vaatleb atmosfääri 5 km paksuste kihtidena pinnast kuni 80 km kõrguseni, tulemuseks saadakse igapäevased kolmemõõtmelised ilmakaardid.

Näeb ka pinna alla
MRO võib peale Marsi enda ja ta atmosfääri uurimise vaadata ka kuni kilomeetri sügavusele pealispinna alla. Selleks on tal pardal radar, mille antennid ulatuvad viie meetri pikkuselt automaatjaamast välja. See on võimeline eristama jääd vett sisaldavatest kihtidest, seejuures võib nende paksus olla kuni 10 meetrit, mis on Mars Expressi samalaadse seadmega võrreldes parem näitaja. Ehk just tänu sellele instrumendile saab lahenduse juba pikemat aega kummitav küsimus, kas Marsi pinna all on vedelas olekus vett või ei ole.
Lisaks eespool kirjeldatud kuuele ainult teaduslikuks otstarbeks mõeldud seadmele saab uurimistöös kasutada ka MRO raadiosaatjaid. Nende abil saab uurida nii Marsi raskusvälja (see aitab leida massi jaotust pinnal ja pinna all) kui ka atmosfääri vertikaalset ehitust. Peale MRO enda tööks vajalikele raadioseadmetele on tema pardal ka Electra nime kandev süsteem, mille abil saavad tulevased Marsile maanduvad automaatjaamad mitte ainult Maaga sidet pidada, vaid ka oma asukohta määrata.
Edaspidiste lendude jaoks katsetatakse MRO-l kahte seadet, millest üks kasutab asukoha määramiseks Marsi kaaslasi Phobost ja Deimost, teine aga sidepidamiseks senisest lühema lainepikkusega raadiosaatjat-vastuvõtjat.
Nii paljude suhteliselt suurte uurimisseadmetega (kogukaaluga 139 kg) varustatud automaatjaam peab muidugi ka ise suur olema – tema kõrgus on 6,5 m ja laius koos päikesepatareidega 13,6 m ning stardikaal 2180 kg.

Jõudu tööle!
Kuigi MRO jõudis oma lennu sihtpunkti Marsi juurde juba 10. märtsil, kulub tööle hakkamiseks veel aega, sest sarnaselt eelmiste automaatjaamadega kasutab ta oma tööorbiidi saavutamiseks pidurdamist atmosfääris. See võimaldab muuta esialgse hästi pikliku (430–43000 km) orbiidi poole aastaga peaaegu ringikujuliseks kõrgusega 255 km lõunapooluse ja 320 km põhjapooluse kohal. Kui seda oleks tehtud ainult rakettmootoreid kasutades, oleks kulunud 450 kg enam kütust, mille arvelt sai nüüd alandada lennu maksumust ja kaasa võtta rohkem teaduslikke aparaate. Kuigi esimesed proovipildid tegi MRO juba veidi pärast kohalejõudmist, läheb päris töö lahti alles novembris ja kestab loodetavasti vähemalt terve Marsi aasta ehk üle kahe Maa aasta. Kindlasti aitavad sel ajal tehtud pildid ja mõõtmised lahendada praeguseid Marsi mõistatusi, kuid veelgi kindlam on see, et selle töö tulemusena tekivad uued küsimused – just nagu kõigi varasemate uurimislendudegi puhul.

Lisa kommentaar

Turvaküsimus: *