NASA stuurt een nieuwe laserrobot naar Mars. Maar in tegenstelling tot de lasers van sciencefiction, deze wordt gebruikt voor het bestuderen van mineralogie en scheikunde tot op ongeveer 7 meter afstand. Het kan wetenschappers helpen om tekenen van gefossiliseerd microbieel leven op de rode planeet te vinden, te.

Een van de zeven instrumenten aan boord van de Mars 2020-rover die deze zomer wordt gelanceerd, SuperCam is gebouwd door een team van honderden en verpakt wat normaal gesproken meerdere grote stukken apparatuur nodig zou hebben in iets dat niet groter is dan een doos met ontbijtgranen. Het vuurt een gepulseerde laserstraal af uit de mast van de rover, of "hoofd, " om kleine stukjes steen van een afstand te verdampen, het verstrekken van informatie die essentieel is voor het succes van de missie.

Hier is een nadere blik op wat het instrument zo speciaal maakt:

Een ver bereik

Met behulp van een laserstraal kunnen onderzoekers mineralen identificeren die zich buiten het bereik van de robotarm van de rover bevinden of in gebieden die te steil zijn voor de rover om te gaan. Het stelt hen ook in staat om een ​​doel te analyseren voordat ze beslissen of ze de rover daarheen willen leiden voor verdere analyse. Van bijzonder belang:mineralen die gevormd zijn in aanwezigheid van vloeibaar water, zoals klei, carbonaten en sulfaten. Vloeibaar water is essentieel voor het bestaan ​​van het leven zoals wij dat kennen, inclusief microben, die miljarden jaren geleden op Mars had kunnen overleven.

Wetenschappers kunnen de informatie van SuperCam ook gebruiken om te helpen beslissen of ze rotskernen willen vastleggen voor het monstercaching-systeem van de rover. Mars 2020 zal deze kernmonsters verzamelen in metalen buizen, uiteindelijk deponeren ze op een vooraf bepaalde locatie voor een toekomstige missie om ze op te halen en terug te brengen naar de aarde.

Laserfocus

SuperCam is in wezen een versie van de volgende generatie van de ChemCam van de Curiosity rover. Net als zijn voorganger, SuperCam kan een infrarood laserstraal gebruiken om het materiaal waarop het inslaat te verhitten tot ongeveer 18, 000 graden Fahrenheit (10, 000 graden Celsius) - een methode genaamd laser-geïnduceerde afbraakspectroscopie, of LIBS - en verdampt het. Een speciale camera kan dan de chemische samenstelling van deze rotsen bepalen uit het plasma dat wordt gecreëerd.

Net als ChemCam, SuperCam zal kunstmatige intelligentie gebruiken om rotsdoelen te vinden die het waard zijn om te zappen tijdens en na het rijden, wanneer de mens uit de lus is. In aanvulling, deze verbeterde A.I. laat SuperCam heel precies wijzen op kleine rotspartijen.

Een andere nieuwe functie in SuperCam is een groene laser die de moleculaire samenstelling van oppervlaktematerialen kan bepalen. Deze groene straal wekt de chemische bindingen in een monster op en produceert een signaal afhankelijk van welke elementen aan elkaar zijn gebonden - een techniek die Raman-spectroscopie wordt genoemd. SuperCam gebruikt ook de groene laser om ervoor te zorgen dat sommige mineralen en op koolstof gebaseerde chemicaliën licht uitstralen, of fluoresceren.

Mineralen en organische chemicaliën fluoresceren met verschillende snelheden, dus de lichtsensor van SuperCam heeft een sluiter die maar liefst 100 nanoseconden per keer kan sluiten - zo snel dat er maar heel weinig lichtfotonen binnenkomen. Door de sluitertijd te wijzigen (een techniek die tijdsopgeloste luminescentiespectroscopie wordt genoemd) kunnen wetenschappers de aanwezige verbindingen beter bepalen.

Bovendien, SuperCam kan zichtbaar en infrarood (VISIR) licht gebruiken dat door de zon wordt gereflecteerd om het mineraalgehalte van gesteenten en sedimenten te bestuderen. Deze VISIR-techniek is een aanvulling op de Raman-spectroscopie; elke techniek is gevoelig voor verschillende soorten mineralen.

Laser met een microfooncontrole

SuperCam bevat een microfoon zodat wetenschappers kunnen luisteren wanneer de laser een doelwit raakt. Het ploffende geluid dat door de laser wordt gecreëerd, verandert subtiel, afhankelijk van de materiaaleigenschappen van een steen.

"De microfoon heeft een praktisch doel door ons van een afstand iets over onze rotsdoelen te vertellen. Maar we kunnen hem ook gebruiken om het geluid van het Marslandschap of de zwaaiende mast van de rover direct op te nemen, " zei Sylvestre Maurice van het Instituut voor Onderzoek in Astrofysica en Planetaire Wetenschappen in Toulouse, Frankrijk.

De Mars 2020-rover markeert de derde keer dat dit specifieke microfoonontwerp naar de Rode Planeet gaat, zei Maurits. Eind jaren negentig, hetzelfde ontwerp reed aan boord van de Mars Polar Lander, die op het oppervlak neerstortte. In 2008, de Phoenix-missie ondervond elektronicaproblemen waardoor de microfoon niet kon worden gebruikt.

In het geval van Mars 2020, SuperCam heeft niet de enige microfoon aan boord van de rover:een ingang, De afdalings- en landingsmicrofoon vangt alle geluiden op van de rover ter grootte van een auto die zijn weg naar de oppervlakte vindt. Het zal audio toevoegen aan full-color video opgenomen door de camera's van de rover, het vastleggen van een Mars-landing als nooit tevoren.

Teamwerk

SuperCam wordt geleid door Los Alamos National Laboratory in New Mexico, waar de Body Unit van het instrument werd ontwikkeld. Dat deel van het instrument bevat verschillende spectrometers, besturingselektronica en software.

De Mast Unit is ontwikkeld en gebouwd door verschillende laboratoria van het CNRS (Frans onderzoekscentrum) en Franse universiteiten in opdracht van CNES (Franse ruimtevaartorganisatie). Kalibratiedoelen op het roverdek worden geleverd door de Spaanse universiteit van Valladolid.

JPL bouwt en beheert de operaties van de Mars 2020-rover voor het NASA Science Mission Directorate op het hoofdkantoor van het bureau in Washington.