2003. december – Európa a Marson

HRSC nagy felbontóképességű sztereókamera (High Resolution Stereo Camera/Stereo Colour Imager)
A 21,2 kg-os német berendezés 10-30 m-es felbontóképességű globális térképet készít, amely a
szetereoképek segítségével három dimenzióban értékelhetőek. A képek kombinálásával maximálisan
2 m felbontóképességet is elér, azaz akár a leszállóegységet is meg tudja majd örökíteni! Természetesen
nem csak a felszínt, hanem légköri képződményeket is vizsgál. A három dimenziós képek leginkább
relatív méréskere használhatók – nem lesznek olyan pontosak mint pl. a MOLA adatok. Ennek ellenére
néhány területen, pl. a feltétlezett óceán partvonalak tanulmányozásánál több információt adhat.

MaRS rádiótudományi kísérlet (Radio Science Experiment): a légkör szerkezetét vizsgálja S
és X tartományú rádióhullámokkal. A hőmérséklet, nyomás és sűrűség függőleges eloszlását vizsgálják
vele, amikor a szonda a Földről nézve a Mars mögé kerül, és rádióhullámai a légkörön áthatolnak.
Emellett a szonda mozgásának pontos mérésével a gravitációs anomáliák kimutatásában segít, a felszínről
a Föld felé visszaverődő rádióhullámokból pedig a felszín egyenetlenségére következtethetünk. 2004
és 2006 őszén a Mars a Földről nézve a Nap mögé kerül, ekkor a napkorona vizsgálatában is segíthet
ez a műszer!

OMEGA látható és infravörös ásványtani térpépező spektrométer (Visible and Infrared
Mineralogical Mapping Spectrometer): a 29 kg-os francia műszer a felszín ásványtani összetevőinek
és a légköri sugárzás elnyelődésnek a vizsgálatára szolgál 0,5-5,2 mikrométer között. 1-4 km-es
felbontóképességű globális ásványtani térképet készít, a felszín 2-5%-ánál pedig akár kb. 300 m-es
felbontóképességet is elér. Legfontosabb feladata karbonátok keresése.

PSF Planetáris fourier spektrométer (Planetary Fourier Spectrometer): 31,4 kg-os olasz
műszer, amely az 1,2-45 mikrométer közötti tartományban vizsgálja a légkört. Az áramlások mellett
az összetételt, elsősorban a CO₂, CO, N₂, H₂O, H₂CO és
O₃ arányát
méri, emellett függőleges nyomás és hőmérséklet profilokat készít, és a lebegő por összetételére is utal.

SPICAM marslégkör ultraibolya és infravörös spektrométer (Ultraviolet and Infrared Mars
Atmospheric Spectrometer): francia műszer, amely az ultraibolya (118–320 nm) és a közeli infravörös
(1–1,7 mikrométer) tartományban a PSF-nél jobb felbontással tanulmányozza a légköri összetételt. Főleg a
Mariner-9 által felfedezett kis mennyiségű ózonra vadászik, valamint vízgőzt keres. Csillagfedések
alkalmával pedig a légkör függőleges szerkezetét tanulmányozza.

Az OMEGA, HSRC, PFS kutatói között szorosabb az együttműködés, mint a többi műszer csapata között.
A Spicam és az Omega együttesen a Földtől 8 millió km-re CO₂, O₂, H₂O,
N₂O, CH₄ mutattak ki légkörünkben.

• globális, 10m felbontású térképezés
• néhány kiválasztott terület 2 m felbontású részletes térképezése
• globális 1 km és 100 m közötti felbontású ásványtani térképezés
• a globális légkörzés és a légköri összetétel részletes vizsgálata
• km skálájú, felszín alatti szerkezetek térképezése
• a légkör-felszín kölcsönhatás vizsgálata
• a légkör-magnetoszféra kölcsönhatás tanulmányozása

A Mars Express működése az eredeti tervek szerint 2005. november 30-án ér véget.
A szonda adati az ESA Perth közelében lévő földi állomására sugározza az adatait
maximum 230 kbps sebességgel, naponta 0,5-5 Gbit adatmennyiséget továbbítva.

A program legérdekesebb eleme természetesen a Mars Expressen utazó, alig 65 cm átmérőjű
leszállóegység. Az angol tervezésű szerkezet – a Beagle-2 – Charles
Darwin kutatóhajójának nevét viseli, amelyen a tudós az 1830-as években A fajok
eredete című munkájának alapjait megvetette. A névválasztás nem véletlen, hiszen a
szonda fő feladata életnyomok keresése: exobiológiai és geokémiai vizsgálatok végzése.
A Beagle-2 ötlete 1997-ben született, az
akkori tervek szerint 108 kg-os szonda rekord gyorsasággal elkészült, miközben 71 kg-ra
"fogyott" – ráadásul mindez Marson a földinél gyengébb nehézségi erőtérben pedig
csak kb. 30 kg.

Tömegaránya az eddigi legkedvezőbb a marsszondák közül: teljes tömegének harmada tudományos
műszer. Energiaellátását virágsziromhoz hasonlóan kinyíló négy gallium-arzenid napelemtábla biztosítja
– így a kezdetekben hatalmas zsebórára emlékeztető szerkezet "művirággá" alakul. Erős
hőszigetelés borítja, mivel belsejében (főleg az akkumulátorok miatt) -40 °C felett kell
tartani a hőmérsékletet a hideg marsi éjszaka alatt is. Összességében -100 °C-os kinti
hőmérsékleten még kifogástalanul üzemel.

A Földdel nem közvetlenül kommunikál. A Mars Express UHF antennája veszi az adást, 12 Gbit
tárhelyén raktározza az adatokat, majd kedvező alkalommal 1,6 méter átmérőjű rádiótányérjával
továbbítja a Föld felé. Külön érdekesség, hogy mivel a leszállás közben ez nem lehetséges,
ekkor az amerikai Mars Odysseyt használja majd reléállomásnak.

A PAW (Payload Adjustable Workbench) azaz Mancs nevű 2,5 kg-os műszercsomag. Ez egy mozgatható
kar végén lévő ujjak sorozata, ahol minden ujjban egy-egy műszer van. Eredetileg úgy tervezték,
hogy egyszerre csak néhány érzékelő lesz rajta, a megfelelőt mindig a szonda központi részéről veszi
le és azokat váltogatja. Időközben kiderült, hogy 2,5 kg-ra sikerül redukálni az összes "ujjat",
így azt együtt is mozgathatják. A Mancs az alábbi ujjait használhatja:

Sztereokamerapár, ami háromdimenzióban feltérképezi a szonda környezetét. Az egyik kamera
előtti kis hiperbolatükörrel nagylátómezejű, áttekintő felvételek is készíthetők!

Mössbauer-spektrométer, ami a kőzeteknek a rádióaktív kobalt-57-ből származó gammasugárzásra
adott reakciója alapján az ásványos összetételt vizsgálja, és a mállott anyag oxidációs
állapotának meghatározására alkalmas.

Röntgen spektrométere a vas-55 és kadmium-109 izotópokból kibocsátott röntgensugárzással
vizsgálja szintén az anyagi összetételt.

Egy mikroszkóppal max. 6 mikrométer felbontással tanulmányozza a kőzetfelszíneket (főleg ahol a
fúró megtisztította ezeket), illetve a homok és porszemek alakját, felületét.
Elméletileg akár baktérium méretű képződményeket is meglát. Apró vörös, kék és zöld ledekkel
világítja a célt, amivel valósághű színes felvtételeket nyerhetünk. Ultraibolya ledjével
pedig az ásványok fluoreszkálása tanulmányozható.

A végül vakond (MOLE) névre elkeresztelt műszer eredeti elnevezése Pluto – planetáris
felszínalatti eszköz (PLanetary Underground TOol) kifejezés rövidítéseként. Ez egy három méter hosszú huzal végén mozgó, néhány watt
fogyasztású, 950 g-os henger, akkora mint a háztartási alufólia feltekercselésére használt papírcső. Sajátos
mechanikai szerkezete révén a felszínen 5 másodperc alatt 1 cm-t tesz meg. A felszín alá is be tudja fúrni magát
kb. 6 m/h sebességgel, ha az mállott kőzettörmelék. Maximum 1,5 m mélyre juthat, a begyűjtött anyagmintát a
kábelen keresztül a Beagle-2 gázanalizátorába juttatja. Nem csak a mély részek, de a sekély zónák is érdekesek
a Marson: az egyes sziklák alatti regolit több 100 millió éve érintetlen, napfénytől védett.

A fúró fő feladata a kőzetek felszínéről a mállási kéreg eltávolítása. Maximum 4 mm mélyre tud a kőzetekbe
behatolni, a mintát szintén a gázanalizátorba juttatja.

A GAP gázanalizátor (Gas Analysis Package): a Beagle-2 kulcsfontosságú berendezése, amely a légköri
gázokat is vizsgálhatja, valamint 12 kis kemecéjében a fűtött, hűtött mintákból felszabaduló anyagok összetételét,
és a 12/13-as szén izotópok arányát méri egy tömegspektrométerrel. A földi élőlények előszeretettel használják
a könnyebb 12-es izotópot, hasonló izotóp arány talán a Marson is biogén eredetre utal. Emellett szintén új
igény a metán kimutatása, amely a Földön részben biogén eredetű, utóbbit a Marson nehéz találni, mert az
oxidatív felszíni viszonyok között rövid életű. A gázanalizátorral a 40-es argon és kálium arányából a minta
korára is következtethetünk. A kemencékben viszgálják a fűtés során a minták viselkedését, ami anyagukra utal.
A Viking-szondák gázkromatográfjának egyik fő problémája az volt, hogy széntartalmú szerves anyagot nem tudtak
kis koncentrációban kimutatni, a Beagle-2 erre 0,01-0,02 ppm koncentrációig képes.

A meteorológiai csomag a légnyomás, a hőmérséklet és a szél mérésére szolgál egy 60 cm magas rúd tetjén.
0-40 m/s közötti sebességtartományban, 3 fok irány pontossággal képes mérni a marsi szeleket.

Külön hangsúlyt kapott az ún. életkörnyezet vizsgáló alrendszer (life environment subsystem) ami a
felszínt érő ultraibolya és kozmikus sugárzást valamint az oxidatív gázokat vizsgálja ppb szintig. Emellett
a porhullási rátát 10^-10 kg/m/s pontossággal regisztrálja, valamint a légköri vezetőképességet méri.

A lassulásmérő a leszállás során vertikális sűrűségprofilt készít a légkörről.

A felszínen az egyes szenzorok mérési eredményei általában félóránként lesznek kiolvsasva, a meteorológiai
szenzoroknál ez 1 és 5 perc közötti. A Beagle-2 vizsgálatainak legfontosabb céljai:

• víz keresése
• karbonát ásványok keresése
• szerves anyagok keresése és elemzése
• izotóp frakcionáció vizsgálata szerves anyagokkal kapcsolatban
• légköri összetétel, szél, homérséklet, nyomás és ultraibolya sugárzás vizsgálata
• a marsfelszín oxidációs állapotának vizsgálata
• a kőzetek belsejének és a felszín alatti régióknak a tanulmányozása
• a leszállóhely geomorfológiai vizsgálata

A Beagle-2 99%-os valószínuséggel egy 174×106 km-es ellipszisen belül landol (kb. É.sz. 10,6° Ny.h. 270°),
amely az 1500 km átmérőjű Isidis Planitia területén található. Ez a bolygó fejlődésének első évmilliárdjában
egy kb. 50 km-es objektum becsapódásától keletkezett óriáskráter. A déli felföldek és az északi mélyföldek határvidékén,
az egyenlítő közelében található, maximálisan 2-3 km vastag bazaltláva borítja. Tetején a környező felföldek rápusztult
anyaga alkot vékony borítást. A felszínén néhol átlagosan 100 m-es, részben a földi iszapvulkánokra emlékeztető kúpok
vannak, amely valószínűleg a lávatakaróból, avagy az az alól szivárgó gázok szállította képlékeny anyagból keletkeztek.
A leszállóhely kiválasztásában közreműködött annak kis magassága (az ejtőernyőknek kell ez a ritka légkörben), az
egyenlítőhöz közeli helyzet (ez a napelemeknek szükséges, hogy elég fényt kapjanak). A területnek kb. 15%-át borítják
nagyobb sziklák, és 1/10 az esély rá, hogy a szonda egy vulkáni kúpra érkezik. A szakemberek 90 marsbéli napos
élettartamot terveznek a szondának.