Spirit «filmet» passerende støvvirvler

Av Erik Tronstad

Stillbilde av en støvvirvel fotografert fra Spirit på kjøretøyets sol 459 (18. april 2005). Klikk på bildet for å laste ned en animasjon, som viser hvordan støvvirvelen beveger seg. Animasjonen er på 1,5 MB og tar 4-5 minutter å laste ned, om du er tilkoblet Internett via analog telefonlinje eller ISDN. (NASA/JPL)

Lenge før Spirit landet i Gusev-krateret, visste forskerne at det opptrer støvvirvler der. Støvvirvler er små virvelvinder, som blåser opp støv fra overflaten og avsetter det igjen litt andre steder. At slike støvvirvler forekommer der, kunne man se fra bilder tatt fra Mars-bane. Flere steder i Gusev-krateret er det mørke striper. (Se for eksempel bildet nederst i Perfekt myklanding av Spirit på Mars (eRomfart 2004-004).) De skyldes at lyst overflatestøv er blitt feid bort av støvvirvler.

Både med Spirit og Opportunity har forskerne flere ganger prøvd å ta bilder av støvvirvler. Problemet er å ta bilde i rett retning til rett tid. Ingen av kjøretøyene har instrumenter som kan varsle at det er støvvirvler i nærheten. Til å begynne med skjedde bildetakningen mye på lykke og fromme. Hadde man flaks, greide man å få med en støvvirvel på et bilde. Hadde man uflaks, bommet man med noen minutter i tidspunktet for når et bilde ble tatt

Tidlig i mars 2005 lyktes Spirit for første gang å ta bilder av støvvirvler i nærheten, mens de var i aksjon (se Virvelvind blåste støv fra Spirits sol­celle­pa­neler (eRomfart 2005-039)).

Kart over hele kjøreruten Spirit har tilbakelagt fra landingsstedet, kalt Columbia Memorial Station, og frem til sol 450 (8. april 2005). I løpet av disse 15 månedene har Spirit kjørt 4276 m. (NASA/JPL/MSSS/NMMNH) Klikk på bildet for større utgave.

Etter de observasjonene har forskerne lagt opp en ny strategi for å ta bilder, med henblikk på å «fange» støvvirvler. Den går ut på å ta 21 bilder med 20 sekunders mellomrom, med kjøretøyets navigasjonskamera. Spirit sender så sterkt forminskede versjoner av alle bildene til Jorden, samt versjoner i full størrelse av noen av dem. Ut fra dette materialet kan forskerne finne ut om noen av bildene som bare ble sendt over i liten størrelse, inneholder støvvirvler. Dersom de gjør det, overføres det versjoner i full størrelse også av dem til Jorden. Bilder som ikke inneholder støvvirvler, slettes fra Spirits minne uten å overføres hit, med mindre det er andre interessante egenskaper ved dem.

Med denne nye strategien har man lykkes i å «fange inn» flere støvvirvler, som har passert nær Spirit. Både 15. og 18. april 2005 tok Spirit flere bilder av to støvvirvler. Disse er satt sammen til en sekvens av stillbilder, en animasjon. (Verken Spirit eller Opportunity har med videokamera. Følgelig kan ingen av kjøretøyene gjøre direkte videoopptak.)

Bildene ble behandlet i tre faser. Først ble alle bildene kalibrert, for å fjerne kjente defekter i kameraene. Deretter ble alle stasjonære objekter fjernet fra bildene. Resultatet blir et nokså jevnt, grått bilde, som bare viser objekter som endrer posisjon med tiden. Til slutt settes et originalbilde sammen med bilder som bare viser objekter i bevegelse. Slik får man bedre fremhevet støvvirvlene på bildene.

Detaljutsnitt som viser det siste stykket Spirit så langt har kjørt, frem til sol 450 (8. april 2005). De stiplede kurvene til venstre og oppe til høyre i bildet angir grensene for Columbia Hills. Disse åsene består av eldre bergarter, med en annen sammensetning, enn de som er på sletteområdene rundt. (NASA/JPL/MSSS/NMMNH)

Støv dekker store deler av Mars-overflaten. Spirit har underveis passert mange støvfylte groper, som er små kratere dekket med støv. På bildet nederst i Spirit fra Laguna Hollow til Middle Ground (eRomfart 2004-068) er slike groper markert med henholdsvis lyseblå og grønne sirkler, i området mellom Spirits landingssted (Columbia Memorial Station) og Bonneville-krateret. På fjerde bilde nedenfra i samme notis ses oppe til venstre et typisk eksempel på en slik grop, Laguna Hollow.

Hver sol (Mars-døgn) strømmer det vinder inn i og ut fra Gusev-krateret. Solen varmer opp overflaten såpass at den ville føles varm, om et menneske tok på den. Likevel er det kaldt bare et par meter over bakkenivå. Temperaturforskjellen gir opphav til konveksjon, der gasser strømmer fra bakken og oppover. Kombinasjonen av vinder, støv og konveksjon fører til at støvvirvler oppstår.

Fargekodet detaljkart av kjøreruten fra østkanten av sletteområdet og opp West Spur og Husband Hill. Navn med hvite bokstaver angir steiner Spirit har analysert. Spirit skal fortsette oppover langs Cumberland Ridge. (NASA/JPL/MSSS/NMMNH) Klikk på bildet for større utgave.

Forskerne kan få en god del informasjon fra bilder av støvvirvler, for eksempel om hvilke retninger de lokale vindene blåser i til forskjellige tider på dagen. Data om størrelsene på støvpartiklene kan brukes til å gjøre anslag over hvor mye støv de hver dag frakter opp i atmosfæren. Ved å studere hvordan en støvvirvel endrer seg, mens den beveger seg over områder med varierende grad av støv, får forskerne data om turbulente bevegelser nær overflaten. Til syvende og sist kan kanskje bevegelsene til vinder og støv nær overflaten si noe om hvordan støvvirvler er knyttet til de enorme støvstormene som jevnlig opptrer på Mars (se Månedens bilde januar 2004).

Spirit fortsetter sakte, men sikkert, å slite seg opp mot toppen av den 100 m høye åsryggen Husband Hill. Åsen er overstrødd med løs sand, som skaper store problemer for Spirit. Ofte går omtrent halvparten av hjulomdreiningene bort i ren spinning i den løse sanden. Opprinnelig var kjøretøyet programmert til bare å akseptere 40 % spinn. Om hjulene spant så mye, var Spirit programmert til å stoppe og avvente nærmere ordre fra bakken. Fra bakkekontrollen har Spirit derfor fått beskjed om å øke denne grensen til 60 %.

En tredimensjonal fremstilling av deler av Columbia Hills, med Spirits kjørerute markert med rødt. Utsynet er her fra nordvest og sydøstover. (NASA/JPL/MSSS/USGS/NMMNH)

Kjøring skjer ikke hver sol. Til det er det for mange undersøkelser som skal gjøres langs kjøreruten. Mange soler går helt med til analyser av steiner og omgivelsene for øvrig. Når Spirit kjører, er en dagsetappe typisk fra noen meter til noen få titalls meter lang.

Energisituasjonen for Spirit er svært god, etter at en støvvirvel i mars 2005 blåste bort det meste av støvlaget som hadde samlet seg på sol­celle­pa­nelene (se Virvelvind blåste støv fra Spirits sol­celle­pa­neler (eRomfart 2005-039)). Sol­celle­pa­nelene leverer opptil 800 Wh per sol, mot 950 Wh per sol rett etter landingen på Mars. Støv som etter hvert samlet seg på sol­celle­pa­nelene, mer enn halverte energiproduksjonen fra dem. På det laveste var den nede rundt 400 Wh per sol i slutten av januar 2005.

Det meste av dataene som Spirit og Opportunity samler inn, sendes opp til 2001 Mars Odyssey i Mars-bane og fra det romfartøyet til Jorden. Nesten alle resterende data overføres via et annet romfartøy i Mars-bane, Mars Global Surveyor. Av en ennå ukjent grunn gikk 2001 Mars Odyssey i sikker modus 2. april 2005.

Bilde i falske farger sammensatt av bilder Spirit tok på sol 454 (13. april 2005). Åsryggen som hever seg mot horisonten oppe til venstre er Clark Hill. Frembruddet lenger ned og nær høyre bildekant er Larry's Lookout. Hjulsporene fra Spirit fører direkte tilbake dit. (NASA/JPL/Cornell University)

I den modusen opphører all vitenskapelig aktivitet og støtteaktivitet for de to kjøretøyene. Det eneste et romfartøys datamaskin da gjør, er å sikre driften av kritiske systemer om bord og prøve å oppnå kontakt med Jorden. Kontrollsenteret for 2001 Mars Odyssey fikk romfartøyet ut av sikker modus igjen 7. april 2005. I løpet av de døgnene 2001 Mars Odyssey var «ute av drift», ble det overført svært lite data fra kjøretøyene til Jorden. Det reduserte igjen hvilke oppgaver Spirit og Opportunity kunne utføre i den tiden.

Ikke før var 2001 Mars Odyssey tilbake i drift, så gikk Spirit selv inn i sikker modus 8. april 2005 (Spirits sol 449). Da programvaren om bord startet opp denne solen, prøvde Spirit å bruke direktivantennen sin, uten at kjøretøyet visste nøyaktig hvor den pekte. Dette førte til en feilsituasjon i kjøretøyet. Direktivantennen brukes nesten utelukkende til hver morgen å motta dagsordrer fra Jorden. Det tok tre-fire døgn å få ordnet opp i dette, før Spirit igjen var tilbake i normal tilstand.

Siste status NASA har gitt for Spirit er per 21. april 2005. Alle systemer om bord fungerer som de skal, og tilstanden for Spirit er særdeles god.