Portrait of Curiosity, zusammengestellt aus Rohbildern, die mit MAHLI auf Sol 85 (11. November 2012 UTC) aufgenommen wurden. Credit: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems. Zusammengesetzt von Jason Major.
Gestern hat der leitende Forscher des Mars Science Laboratory, John Grotzinger, die gesamte Welt der Weltraumwissenschaften mit einem verlockenden Versprechen in Aufruhr versetzt „weltbewegend“ Nachrichten am Horizont – wörtlich „eine für die Geschichtsbücher“, wie er es in einer Interview mit NPR . Es scheint, dass eines der wichtigsten wissenschaftlichen Werkzeuge von Curiosity, das Sample Analysis at Mars (SAM)-Instrument, entdeckt hat…etwas… innerhalb kürzlich gesammelter Proben, möglicherweise in vom Wind verwehtem Material, das an einer Stelle namens „Rocknest“ geschöpft wurde früher in diesem Monat.
Vorerst schweigt das MSL-Team jedoch über weitere Details, bis es einigermaßen sicher ist, dass es weiß, was es hat. Spekulationen gibt es zuhauf – einige ernsthafte, manche nicht – aber unter dem Strich müssen wir alle auf die Veröffentlichung der offiziellen Nachrichten warten. In der Zwischenzeit haben Sie hier die Gelegenheit, ein wenig mehr über ein faszinierendes Hightech-Gerät zur Verkostung des Mars namens SAM zu erfahren.
Das Instrument Sample Analysis at Mars (SAM) ist etwa so groß wie eine Fensterklimaanlage und befindet sich im vorderen Teil des Curiosity-Rovers der NASA. Eigentlich eine Suite von drei Instrumenten, besteht SAM aus einem Gaschromatographen (GC), einem Quadrupol-Massenspektrometer (QMS) und einem abstimmbaren Laserspektrometer (TLS) sowie Systemen, die Proben manipulieren und verarbeiten.
Kommentiertes Foto von SAM mit entfernten Seitendeckeln
Obwohl SAM größtenteils vollständig in Curiosity enthalten ist, verfügt es über zwei kleine Einlassrohre, die den Zugang für Bodenproben ermöglichen, die mit dem Arm des Rovers gesammelt wurden, sowie Einlässe für atmosphärische Gase.
Auf der Erde würden all diese verschiedenen Instrumente ein Labor füllen. Aber um sie alle in den Curiosity zu passen, der ungefähr die Größe eines Mini Cooper hat (aber nur die Hälfte der Masse), wurden sie sorgfältig verkleinert, um in eine einzige rechteckige Struktur von etwa 40 kg (88 lbs) zu passen.
So funktionieren die Komponenten von SAM:
Der Gaschromatograph (GC)
Der GC verfügt über sechs komplementäre Chromatographiesäulen. Die GC-Baugruppe sortiert, misst und identifiziert Gase, die sie von Gasgemischen trennt, indem sie die gemischten Gase mit einem Heliumstrom durch lange, gewundene Rohre drückt. Es sortiert die Gasmoleküle nach Gewicht: Sie treten aus dem Rohr in der Reihenfolge vom leichtesten (als erstes heraus) bis zum schwersten (als letztes heraus) aus. Sobald die Gase sortiert sind, kann der GC Mengen der getrennten Gase zur weiteren Analyse in das QMS oder TLS leiten.
Das Quadrupol-Massenspektrometer (QMS)
Das QMS identifiziert Gase anhand des Molekulargewichts und der elektrischen Ladung ihrer ionisierten Zustände. Es feuert Hochgeschwindigkeitselektronen auf die Moleküle und bricht sie in Fragmente. Anschließend sortiert es die Fragmente nach Gewicht mit elektrischen Wechsel- und Gleichstromfeldern. Die vom QMS-Detektor erzeugten Spektren identifizieren die Moleküle in den Gasen eindeutig.
Das durchstimmbare Laserspektrometer (TLS)
Das TLS verwendet die Absorption von Licht bei bestimmten Wellenlängen, um Konzentrationen und Isotopenverhältnisse bestimmter lebenswichtiger Chemikalien zu messen: Methan, Kohlendioxid und Wasserdampf. Isotope sind Varianten desselben Elements mit unterschiedlichen Atomgewichten, und ihre Verhältnisse können Aufschluss über die Geologie des Mars geben – und möglicherweisewarLogik – Geschichte.
Das QMS und der GC können gemeinsam in einem GCMS-Modus zur Trennung und endgültigen Identifizierung organischer Verbindungen betrieben werden. Das TLS erhält genaue Isotopenverhältnisse für C und O in Kohlendioxid und misst Spuren von Methan und seinem Kohlenstoffisotop.
Zusätzlich zu diesen drei Analyseinstrumenten verfügt SAM auch über mechanische Unterstützungsgeräte: ein Probenmanipulationssystem (SMS) und ein Chemical Separation and Processing Laboratory (CSPL). Das CSPL umfasst Hochleit- und Mikroventile, Gasverteiler mit Heizungen und Temperaturmonitoren, chemische und mechanische Pumpen, Trägergasreservoirs und -regler, Druckmonitore, Pyrolyseöfen sowie chemische Wäscher und Getter.
Das SMS hat ein Rad mit 74 kleinen Bechern, in denen Bodenproben, die der Roboterarm von Curiosity gesammelt hat, für die Analyse vorbereitet werden. 59 sind Quarzbecher, die kleine Öfen sind, die auf sehr hohe Temperaturen erhitzt werden können, um Gase aus den pulverisierten Proben zu ziehen. 9 versiegelte Becher sind mit chemischen Lösungsmitteln für Experimente bei niedrigeren Temperaturen gefüllt, um nach organischen Verbindungen zu suchen. Die anderen 9 Becher enthalten Kalibriermaterialien.
Mit dieser Suite von Präzisionswerkzeugen wurde SAM speziell entwickelt, um nach Beweisen für eine bewohnbare Umgebung auf dem Mars zu suchen, sei es in der Vergangenheit oder Gegenwart. Da es mehr als die Hälfte der wissenschaftlichen Nutzlastfläche des Rovers einnimmt, könnte man sagen, dass Curiosity selbst speziell dafür entwickelt wurde, SAM um den Mars zu transportieren (obwohl wir das den anderen Instrumenten nicht mitteilen!)
Wenn man nur weiß, dass die „aufregenden“ Neuigkeiten von Grotzinger und seinem Team aus Daten stammen, die von SAM gesammelt wurden, könnte man mit Sicherheit davon ausgehen, dass es etwas mit einer Entdeckung der organischen Chemie zu tun hat … aber wir müssen alle warten noch ein paar Wochen, um es sicher zu wissen. Da dies jedoch das Hauptziel von MSL ist und Curiosity kaum mehr als 100 Marstage in seiner Mission hat, hat selbst der kleinste Hinweis auf große Neuigkeiten die Aufmerksamkeit aller.
Wie jede große Institution würde die NASA gerne über ein wichtiges Ergebnis posaunen, insbesondere in einer Zeit, in der Budgetentscheidungen getroffen werden.
– Joe Palca, NPR-Artikel
„Diese Daten werden in die Geschichtsbücher eingehen“, sagte Grotzinger. 'Es sieht wirklich gut aus.' (Weiterlesen Hier .)
Erfahren Sie hier mehr über die anderen Instrumente von SAM und Curiosity , und sehen Sie sich unten einen kurzen Videoüberblick über SAM an:
(Und für einen noch tieferen Einblick in die Funktionsweise von SAM lesen Sie den Artikel von Emily Lakdawalla im Blog der Planetary Society Hier .)
Das SAM ist das Ergebnis internationaler Bemühungen von Wissenschaftlern und Ingenieuren und wurde im NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, gebaut und getestet. Paul Mahaffy ist Principal Investigator von SAM.
Zusätzliche Quelle: NASA Goddard Space Flight Center SAM-Site . Eingesetzte Bilder: SAM-Baugruppe/SAM-Einlässe für feste Proben. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech.
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AKTUALISIEREN: Anscheinend die NPR-Artikel das alle Gerüchte über große Entdeckungen von Curiosity in Gang setzte, war ein großes Missverständnis … während Daten vom Roverist„eine für die Geschichtsbücher“, so P.I. John Grotzinger, das bezog sich auf die Mission als Ganzes –nichtjeder individuelle Befund. Dennoch werden Neuigkeiten von der MSL-Mission am 3. Dezember auf der Konferenz der American Geophysical Union in San Francisco präsentiert.
„Gerüchte und Spekulationen, dass es in diesem frühen Stadium wichtige neue Erkenntnisse der Mission gibt, sind falsch … Zu diesem Zeitpunkt der Mission haben die Instrumente des Rovers keine endgültigen Beweise für organische Stoffe des Mars gefunden.“– JPL Pressemitteilung , 29. November 2012