Perseverance 10. Descobrint el rover: La carrosseria

El disseny del rover Perseverance

El rover de Mart 2020, Perseverance, es basa en la configuració del rover Curiosity del Mars Science Laboratory. Té la mida d'un cotxe, uns 3 metres de llarg (sense incloure el braç), 2,7 metres d'ample i 2,2 metres d'alt. Però amb 1.025 quilos, pesa menys que un cotxe compacte. D'alguna manera, les peces del rover són similars a les que necessitaria qualsevol ésser viu per mantenir-se "viu" i poder explorar.  

 Clic per engrandir. Ubicació de la carrosseria al rover. Crèdit: NASA/JPL.

Carrosseria

La carrosseria del Rover

El cos del rover Perseverance es diu caixa electrònica calenta, o "WEB" per abreujar, que son les sigles de Warm Electronics Box. Com la carrosseria d'un cotxe, la carrosseria del rover és una forta capa exterior que protegeix l'ordinador i la electrònica del rover (que són bàsicament l'equivalent al cervell i al cor del rover). D'aquesta manera, la carrosseria del vehicle manté els òrgans vitals protegits i amb la temperatura controlada. 

La "WEB" està tancada a la part superior per una peça anomenada Rover Equipment Deck. El Rover Equipment Deck fa que el rover sigui com un cotxe descapotable, permetent un lloc pel màstil del rover i suportar les càmeres, que fan fotos amb una visió clara del terreny mentre el rover viatja.

Especificacions Tècniques

Funció principal: Transportar i protegir els sistemes informàtics, electrònics i d'instrumentació
Longitud: 3 metres
Amplada: 2,7 metres
Alçada: 2,2 metres
Pes / Massa: 1.025 quilograms
Estructura: La part inferior i els laterals són la carcassa del xassís, la part superior és la coberta de l'equip del rover (la seva "part del darrere"); la part inferior és la safata ventral. Cal observar que per al nou espai de treball interior de mostreig i emmagatzematge, la safata de la panxa a l'extrem davanter del rover (aproximadament els primers 45 cm des de l'extrem davanter) es deixa caure poc després que el rover aterri. Això exposa l'espai de treball a l'atmosfera marciana i deixa més espai per a les operacions de manipulació de mostres dins d'aquest espai de treball.

Cos del rover

El rover Perseverance es basa en el reixit disseny del rover del Mars Science Laboratory; Curiosity. Malgrat això, el Perseverance compta amb una nova caixa d'eines científiques i tecnològiques. Una diferència important és que aquest rover pot prendre mostres i emmagatzemar minerals. Per a això, Perseverance compta amb un nou trepant per recollir mostres. A continuació, les mostres es segellen en tubs i es col·loquen en la superfície de Mart.

En el futur, una altra missió espacial podria recollir les mostres i portar-les a la Terra per a la seva anàlisi detallada.

Diferències entre el Perseverance i el Curiosity

El llarg braç robòtic de la part davantera del rover difereix del del Curiosity per dues raons principals:

Perseverance recollirà nuclis de roca. Ha de recollir mostres de nuclis de roca i guardar-les per a un possible estudi futur per part dels científics. Curiosity va estudiar les mostres recollides in situ, utilitzant el laboratori a bord del rover.

Perseverance té una "mà" o torreta més gran. Les noves funcions del rover i les noves eines científiques impliquen que ha de acomodar una torreta més gran a l'extrem del braç de robot. Aquesta torreta té el trepant de perforació i dos instruments científics, a més d'una càmera en color per inspeccionar la superfície de prop i també fer "selfies" per comprovar l'estat de l'enginyeria. 

Hi ha un espai de treball intern dins del cos del rover que es dedica a recollir, moure i posar les petites broques i els tubs de mostres dins el Sistema d'Emmagatzematge de Mostres. Es necessitaven nous motors que impulsessin aquests moviments especialitzats, a més dels utilitzats en el rover Curiosity. L'electrònica del controlador del motor del rover s'ha modificat respecte al del disseny del Curiosity per acomodar aquests motors.

Nou software per operar el rover

A més de gestionar les noves operacions de mostreig, el rover de Mart 2020 gestiona totes les seves activitats diàries de forma més eficient per equilibrar els seus mesuraments científics in situ, al mateix temps que recull mostres per a possibles anàlisis futurs. Per a això, el programari de conducció de rover, el "cervell" per moure's es va modificar per dotar Mars 2020 d'una major independència que la que tenia Curiosity.

Això permet al Perseverance cobrir més terreny sense consultar als controladors a la Terra amb tanta freqüència. A més, els enginyers han afegit un "planificador simple" al programari de vol. Això permet un ús més eficaç i autònom de l'energia elèctrica i altres recursos del rover. Permet que el rover canviï l'hora d'algunes activitats per aprofitar els buits en el programa d'operacions diàries. 

Noves rodes per al Perseverance

Els enginyers han redissenyat les rodes del vehicle Mars 2020 Perseverance perquè siguin més robustes a causa del desgast que van patir les rodes del Curiosity al passar per roques afilades i punxegudes. Les rodes del Perseverance són més estretes que les del Curiosity, però de major diàmetre i d'alumini més gruixut. La combinació del major conjunt d'instruments, el nou sistema de mostreig i emmagatzematge i les rodes modificades fan que Perseverance sigui més pesat que el seu predecessor, Curiosity. 

 

Ho he vist aquí

Gaudeix de la imatge d'un llamp a càmera super lenta

M'he trobat amb aquest vídeo a twitter penjat al perfil de @MeteoBarrufet i no me n'he pogut estar de divulgar-ho al blog. La lenta velocitat de l'enregistrament, a 1000 frames per segon, ens permet gaudir de la trajectòria d'un llamp núvol-terra. Gaudiu del visionat, us deixo amb el comentari del Barrufet del Temps:

"Fa uns anys vaig veure aquest enregistrament però amb menys resolució, no en sabia l'autor. L'altre dia mirant vídeos de tempestes i fenòmens relacionats em va aparèixer de cop. Pertany a Dustin Farrell i el va captar l'any 2017 a Arizona (EUA)".

La extrema gravetat de dos forats negres supermassius en òrbita distorsiona la nostra visió.

Un parell de forats negres supermassius orbitant que sumen centenars de milions de vegades la massa del Sol i amb els seus discs d’acreció afecten singularment les ones de llum. La NASA acaba d’il·lustrar aquest fenomen amb imatges d’una simulació obtinguda amb un superordinador.

 

En aquesta visualització, discs brillants, calents i sacsejats de gas envolten dos forats negres, mostrats en vermell i blau per distingir millor la font de llum. El disc vermell disc orbita al voltant del forat negre més gran, que pesa 200 milions de vegades la massa del nostre Sol, mentre que el seu company blau més petit pesa la meitat. Crèdit: @NASAGoddard/Jeremy Schnittman and Brian P. Powell⁣.

Visualitzacions com aquesta ajuden als científics a imaginar les fascinants conseqüències de la gravetat extrema. En un ordinador de sobretaula modern els càlculs necessaris per fer això haurien portat al voltant d'una dècada. Però utilitzant només el 2% dels 129.000 processadors del superordinador Discover de la NASA, aquests càlculs van trigar aproximadament un dia.

 

Aquesta il·lustració realitzada per Jean-Pierre Luminet a partir dels resultats d’una simulació per ordinador que mostra l’aparició d’un forat negre envoltat d’un disc d’acreció. L’efecte Doppler produït per la rotació de la matèria calenta el fa més brillant a mesura que s’acosta a nosaltres a una fracció notable de la velocitat de la llum, i al contrari, el fa quasi fosc quan s’allunya (dreta). El camp gravitatori del forat negre és tan fort que els rajos de llum del disc darrere del forat negre es dobleguen en direcció a l'observador, i per tant, podem veure aquest disc per sobre del forat negre. Crèdit: Jean-Pierre Luminet, fototeca del CNRS.

 

Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C12

Clic per engrandir. Caldwell C12. Crèdit: NASA, ESA, i L. Ho (Peking University);
Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

Una espiral espectacular: braços en forma de pop d'un gelat blau estel·lar que s'arremolinen al voltant d'un nucli de melmelada brillant com l'aigua que es precipita cap a un desguàs. Es tracta de Caldwell 12, una galàxia espiral de mida mitjana que resideix a la frontera de les constel·lacions de Cefeu i el Cigne en el nostre cel nocturn. La bellesa de Caldwell 12 no és el seu únic reclam. Des de 1917 s'han observat 10 supernoves en els braços espirals de la galàxia, una xifra sense precedents, el que la converteix en un objecte popular tant per als científics com per als astrònoms aficionats. Desgraciadament, la seva ubicació (oculta darrera de molta pols de la Via Làctia) i la seva petita grandària (uns 50.000 anys llum) no ajuden molt a la seva lluminositat aparent (de magnitud 9,7). Això vol dir que pot ser particularment difícil de detectar en el cel nocturn i, quan es troba, sovint pot aparèixer boirosa en lloc de amb braços espirals ben definits. 

L'alta propensió a produir supernoves de Caldwell 12 li ha valgut el sobrenom de galàxia dels focs artificials. Al voltant del nucli de Caldwell 12 hi ha un anell estret i brillant, que els científics creuen que ha estat fabricant estrelles durant gairebé 20 milions d'anys, actuant com una fàbrica estel·lar per alimentar la galàxia. Els astrònoms poden aprendre més sobre el naixement i la mort de les estrelles i sobre com es van formar les galàxies amb l'ajuda de galàxies com Caldwell 12.

També coneguda com a NGC 6946, Caldwell 12 va ser descoberta per l'astrònom William Herschel al setembre de 1798. A 15 milions d'anys llum de distància, la galàxia dels Focs Artificials és una de les galàxies conegudes més properes a la Via Làctia fora del Grup local (una col·lecció de galàxies lligades gravitacionalment que inclou la nostra).

Clic per engrandir. Els astrònoms han utilitzat la Càmera Planetària i de Gran
Angular 2 (WFPC2) i la Càmera de Gran Angular 3 (WFC3) del Hubble per
estudiar un jove cúmul estel·lar globular a Caldwell 12 (NGC 6946). Dues imatges
del Hubble del cúmul estel·lar apareixen a dalt a l'esquerra (en llum infraroja)
i dalt a la dreta (en llum visible), mentre que una imatge terrestre de la galàxia
a la part inferior mostra la ubicació de les imatges del Hubble. Crèdit imatges:
Imatge terrestre: T.A. Rector/University of Alaska Anchorage, H. Schweiker/WIYN,
and NOAO/AURA/NSF; Imatge WFC3/IR del Hubble: NASA, ESA, K. Long
(Eureka Scientific), and A. Leroy (Ohio State University); Imatge WFPC2 del
Hubble: NASA, ESA, and S. Larsen (Radboud Universiteit Nimegen); Processament:
Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

La galàxia dels focs artificials es veu millor a la fi de l'estiu a l'hemisferi nord. A l'hemisferi sud és un objecte de finals d'hivern, però només aquells que estiguin a prop de l'equador en tindran una bona visió. A través d'un telescopi en cels clars i foscos, la galàxia apareix com un nucli brillant amb un halo suau.

La imatge mosaic que encapçala aquesta entrada, i que mostra una mica més de la meitat de Caldwell 12, va ser realitzada en la seva major part a partir d'exposicions preses amb la ACS (Advanced Camera for Surveys-Càmera Avançada de Sondejos) del Hubble i complementada amb observacions de la WFPC2 (Wide Field and Planetary Camera 2-Càmera Planetària i de Gran Angular 2). Les observacions de l'ACS es van realitzar com a part d'un estudi dels centres de les galàxies espirals properes i de la formació estel·lar en elles. Les observacions de la WFPC2 van ajudar a identificar les fonts d'algunes de les supernoves observades en la galàxia dels Focs Artificials.

Clic per engrandir. Aquesta imatge infraroja del nucli de Caldwell 12 va ser captada
per la NICMOS, la Càmera d'infrarojos propers i espectròmetre multi-objecte
del Hubble. Els núvols vermells brillen amb la llum del gas d'hidrogen, la matèria
primera per a crear noves estrelles. Crèdit: Torsten Boeker, Space Telescope
Science Institute (STScI), i NASA.

Per a més informació sobre les observacions del Hubble de Caldwell 12, feu un clic aquí.

Clic per engrandir. La galàxia espiral NGC 6946 (Caldwell C12). Crèdit: Composició
d'imatges del Telescopi Isaac Newton de l'illa de La Palma a Canàries, i del
telescopi de 0.90 mts WIYN a l'Observatori Kitt Peak.

 

 C12 al web de la NASA
Índex del Catàleg Caldwell del blog

 

Gabinet de curiositats: 6 Joies per a astrònoms

 

 Clic per engrandir. Esfera armil·lar portàtil en or. Crèdit: The Trustees of the British Museum.

Benvinguts a aquest nou capítol del gabinet de curiositats! Avui estem veient un petit objecte que conté en el seu interior la immensitat de l’Univers: l’esfera armil·lar. Poseu-vos còmodes i comencem.

Qualsevol que s’hagi enfonsat mai en la contemplació dels moviments de un rellotge explosionat no pot negar l’increïble enginy tecnològic que sosté a aquestes complexes arquitectures. Tot i això, també hem de reconèixer que sovint són les solucions més senzilles i elegants les més intel·ligents. És el cas de l’esfera armil·lar, una eina astronòmica de gran bellesa però també de minimalisme consumat, si detallem les diferents parts que la componen.

 Explosionat del mecanisme d'un cronògraf TAG Heuer. Crèdit: TAG Heuer

L’esfera armil·lar: Un accessori per als astrònoms

Possiblement inventada per Eratòstenes el 255 aC, l’esfera armil·lar es basa en el model geocèntric per il·lustrar l’aparent moviment de les estrelles, incloent el nostre Sol, i de l’ eclíptica al voltant de la Terra. Aquest últim està modelat per un petit globus terrestre situat al centre de l'objecte. Al seu voltant s’articulen tres anells paral·lels entre si, que simbolitzen l’equador i els tròpics. Estan travessats per un cercle diagonal que representa l'eclíptica i un cercle vertical que uneix els pols i encarna el meridià local de l'observador. Tot està situat al centre d'un cercle que actua com a horitzó.

Aquest vídeo il·lustra d'una manera meravellosament intuïtiva el funcionament d'una
esfera armil·lar. Crèdit Museu d'Història de la Ciència. YouTube

Aquest sorprenent objecte s’estén per tot el món i esdevé un accessori essencial en la panòplia de l’astrònom medieval a Occident. Veiem, a les guies de construcció de l’època, com sorgeixen gradualment diversos models d’esferes armil·lars portàtils, la construcció més refinada del qual permet al seu propietari determinar el temps gràcies a l’angle del Sol i, de vegades, de les estrelles. Aquests anells astronòmics estan en auge i es perfeccionen durant el Renaixement sota la direcció de Gemma Frisius i de Oronce Finé, un cartògraf. També observem l’aportació de Tycho Brahe, l’astrònom extravagant del qual ja hem parlat en un capítol anterior del  Gabinet de curiositats.

Cap a l’anell equinoccial universal 

Durant la primera part del segle XVII, el matemàtic William Oughtred desenvolupa l'anell més senzill, el més robust i el menys costós de l'anell de Lovaina introduït per Frisius. En substància, és l’equivalent a l’anell equinoccial universal destinat a primar sobre les altres formes del dispositiu. Aquesta última es compon només de quatre parts:

- Un ganxo o un simple bucle que subjecta l'objecte verticalment.
- Un anell exterior anomenat "meridià", que porta les graduacions de les latituds.
- Un anell intermedi anomenat "equinoccial" o "equatorial", que porta les graduacions de les hores o mesos.
- Un anell o fulla interior anomenat "declinació solar", que porta respectivament la graduació d'hores o mesos i que està foradat amb un forat.

Clic per engrandir. Un exemple d'anell equinoccial basat en el model de William
Oughtred. Crèdit: jailbird, CC by-sa 2.0 de. Infografia en català: Sci-Bit.

Pel que fa al seu ús, és menys complex del que podria semblar a primera vista. Prenem l’exemple de l’anell amb dos cercles (amb una fulla).

Clic per engrandir. L’anell astronòmic sembla un disc quan les seves
parts es pleguen. Crèdit: jailbird, CC by-sa 2.0 de

El portador comença indicant la seva latitud col·locant el ganxo o el bucle per sobre de la graduació corresponent a l'anell exterior

Clic per engrandir. El ganxo a la part superior esquerra pot lliscar al llarg de
l’anell del meridià per situar-se per sobre de la latitud de l’observador. Crèdit: jailbird, CC by-sa 2.0 de

Es desplega l'anell intermedi per situar-lo perpendicularment a l'anell meridià

Clic per engrandir. L’anell equatorial es col·loca perpendicularment a l’anell
meridià. Crèdit: jailbird, CC by-sa 2.0 de  

Finalment, es fa lliscar el cursor de la fulla central, perforada amb un forat, durant el mes corresponent.

L’observador marca el mes mitjançant la franja negra, perforada amb un forat
per deixar passar la llum solar. Crèdit: jailbird, CC by-sa 2.0 de 

La manipulació consisteix a subjectar l'objecte verticalment mitjançant un cable que passa pel bucle o el ganxo que indica la latitud, i després fer girar l'objecte i, si cal, la fulla fins que el Sol passi al forat central indicant l'hora de l'anell intermedi.

Clic per engrandir. Quan s’alinea adequadament, l’instrument permet que la llum
del Sol passi a través de la làmina. Un petit punt de llum (emmarcat) cau sobre l'anell
equatorial, indicant que aquí és la 1:30 p.m. Crèdit: jailbird, CC by-sa 2.0 de 

Un cop finalitzat l’ús, l’objecte es pot plegar i portar com a penjoll o al voltant del dit, tal com il·lustren moltes peces del British Museum. De tornada a la moda des de fa uns anys, l’accessori ha florit en alguns joiers i fins i tot està disponible com a anell de compromís. Pocs d'aquests anells i medallons conserven avui les seves qualitats astronòmiques. Convertits en objectes amb vocació estètica –i de vegades encara simbòlica– són els testimonis d’una època passada, els tresors dels quals continuarem explorant junts al gabinet de curiositats. 

Ja en tenim sis! Ens veiem al proper capítol del Gabinet de curiositats. Crèdit: nosorogua, Adobe Stock, Futura

Veure:

Anterior: 5 Els llibres de pell humana

Següent: 7 Una estranya família de pell blava

Ho he vist aquí.

L'helicòpter Ingenuity de la NASA a Mart hauria d'haver realitzat el seu primer vol el diumenge

L'helicòpter Ingenuity de la NASA va desbloquejar les seves aspes, i li va permetre
girar lliurement, el 7 d'abril del 2021, el 47è dia marcià, o sol, de la missió. Aquesta
imatge va ser captada pel generador d'imatges Mastcam-Z a bord del rover Perseverance
de la NASA en el següent sol, el 8 d'abril de 2021. Crèdits: NASA/JPL-Caltech

Nota dels editors: El 10 d'abril, la NASA va anunciar que, basant-se en dades de l'helicòpter Ingenuity que van arribar a finals del 9 d'abril, l'agència va decidir reprogramar el primer vol experimental de l'helicòpter Ingenuity a Mart per no abans del dimecres 14 de abril. Hi ha informació addicional (en anglès) disponible a: https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/status/291/mars-helicopter-flight-delayed-to-no-earlier-than-april-14/

L'helicòpter Ingenuity Mars de la NASA a dut a terme el primer intent de la humanitat de realitzar un vol controlat i amb motor d'una aeronau en un altre planeta. Si tot a procedit segons el planejat, s'espera que l'helicòpter de 1,8 kg s'hagi enlairat del cràter Jezero a Mart el diumenge 11 d'abril a les 12:30 pm hora solar local de Mart (corresponent a les 10:54 am EDT (hora est USA) i les 07:54 pm PDT (hora Pacífic USA) i haurà aixecat el vol de 3 metres sobre la superfície durant un màxim de 30 segons. Els especialistes en control de missió del Laboratori de Propulsió a Jet de la NASA al sud de Califòrnia esperen rebre les primeres dades de l'intent de vol al matí següent, al voltant de les 04:15 EDT (01:15 PDT). NASA TV transmetrà la cobertura en viu de l'equip a mesura que reben les dades,amb comentaris a partir de les 3:30 EDT (00:30 PDT).

"Encara que Ingenuity no porta a bord instruments científics, aquest petit helicòpter ja està fent sentir la seva presència a tot el món, mentre els líders del futur segueixen el seu progrés cap a un primer vol sense precedents", va dir Thomas Zurbuchen, administrador associat de ciència a la seu de la NASA. "Fem demostracions tecnològiques com aquesta per ampliar la nostra experiència i proporcionar alguna cosa que serveixi de base a les següents missions i la propera generació. Així com Ingenuity es va inspirar en els germans Wright, els futurs exploradors s'enlairaran usant dades i sent inspirats per aquesta missió". 

L'helicòpter de Mart és una demostració de tecnologia d'alt risc i alta recompensa. Si Ingenuity trobés dificultats durant la seva missió de 30 sols (dies marcians), la recollida de dades científiques de la missió del rover Perseverance a Mart no es veuria afectada.

Volar de manera controlada a Mart és molt més difícil que volar a la Terra. Tot i que la gravetat a Mart és aproximadament un terç de la de la Terra, l'helicòpter ha de volar amb l'ajuda d'una atmosfera a on la pressió a la superfície és només el 1% de la que hi ha a la Terra. Si té èxit, els enginyers obtindran valuoses dades en vol a Mart per comparar-los amb els models, simulacions i proves realitzades aquí a la Terra. La NASA també tindrà la seva primera experiència pràctica operant un helicòpter de forma remota a Mart. Aquests conjunts de dades seran inestimables per a possibles futures missions a Mart que podrien reclutar helicòpters de pròxima generació per afegir una dimensió aèria a les seves exploracions.

"Des del primer dia d'aquest projecte, el nostre equip ha hagut de superar una àmplia gamma de desafiaments tècnics aparentment insuperables", va dir Mimi Aung, gerent de projecte per l'Ingenuity al JPL. "I aquí estem, fora de perill a Mart, en vigílies del nostre primer intent de vol. Arribem tan lluny gràcies a una actitud no donar-nos mai per vençuts, molts amics de moltes disciplines tècniques diferents i una agència a la qual li agrada convertir idees extravagants en realitat".

Anatomia d'un primer vol

El vol de diumenge ha estat autònom, amb els sistemes de guia, navegació i control de l'Ingenuity fent el pilotatge. Això es deu principalment al fet que els senyals de ràdio triguen 15 minuts i 27 segons en recorre la distància de 278 milions de quilòmetres entre Mart i la Terra. També degut a que gairebé tot el relacionat amb el Planeta Vermell és complicat.

L'helicòpter Ingenuity de la NASA haurà realitzat el primer intent de vol amb
motor en un altre planeta el passat diumenge. Com a demostració tecnològica,
Ingenuity està provant per primera vegada una nova capacitat: demostrar que
és possible el vol controlat a la tènue atmosfera marciana. Si té èxit, Ingenuity
podria donar una dimensió aèria a l'exploració espacial, ajudant tant als
robots com als humans en el futur. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la
configuració del vídeo. Crèdit: NASA, JPL-Caltech.

"Mart és difícil: no només quan aterres, sinó també quan intentes enlairar-te i volar", va dir Aung. "Té una gravetat significativament menor, però menys del 1% de la pressió de la nostra atmosfera en la superfície. Si combinem totes aquestes coses, tenim un vehicle que exigeix ​​que totes les aportacions siguin correctes".

Els esdeveniments previs a la primera prova de vol començaran quan el rover Perseverance, que serveix com a estació base de comunicacions per Ingenuity, rebi les instruccions d'aquest dia des de la Terra. Aquests comandaments hauran viatjat des dels controladors de la missió en el JPL, a través de la Xarxa d'Espai Profund de la NASA, fins a una antena receptora a bord del Perseverance. Estacionat al "Van Zyl Overlook"*, a uns 65 metres de distància, el rover transmetrà les ordres a l'helicòpter, aproximadament una hora més tard.

Després, a les 10:53 am EDT (07:53 pm PDT), Ingenuity començarà a sotmetre a una miríada de comprovacions prèvies al vol. L'helicòpter repetirà la prova de moviment de les aspes que va realitzar tres sols abans. Si els algoritmes que executen els sistemes de guia, navegació i control consideren que els resultats de la prova són acceptables, encendran la unitat de mesura inercial (un dispositiu electrònic que mesura l'orientació i rotació d'un vehicle) i el inclinòmetre (que mesura pendents). Si tot surt bé, l'helicòpter tornarà a ajustar la inclinació de les aspes del rotor, configurant perquè no produeixin sustentació durant la primera part del gir.

El gir de les pales del rotor trigarà uns 12 segons en passar de 0 a 2.537 rpm, la velocitat òptima per al primer vol. Després d'una verificació final dels sistemes, s'ordenarà que la inclinació de les pales del rotor canviï una vegada més, aquesta vegada perquè puguin aprofundir en les poques molècules de diòxid de carboni, nitrogen i argó disponibles a l'atmosfera prop de la superfície marciana. Moments després, començarà la primera prova de vol experimental en un altre planeta.

 Clic per engrandir. Lloc del desplegament de l'helicòpter i el mirador "Van Zyl Overlook"
del Perseverance. Crèdit: NASA/JPL-Caltech

"Hauria de portar-nos uns sis segons pujar a l'alçada màxima per a aquest primer vol", va dir Håvard Grip del JPL, el líder de control de vol de l'Ingenuity. "Quan aconseguim els 3 metres, Ingenuity entrarà en un vol estacionari que hauria de durar, si tot va bé, uns 30 segons".

Mentre estigui en vol estacionari, la càmera de navegació de l'helicòpter i l'altímetre làser captaran informació per l'ordinador de navegació per garantir que Ingenuity romangui no només anivellat, sinó dins de l'àrea del seu aeròdrom de 10 per 10 metres: un tros de terreny marcià triat per la seva planura i absència d'obstacles. Després, l'helicòpter de Mart baixarà i tornarà a tocar la superfície del cràter Jezero, enviant dades a la Terra, a través del Perseverance, per confirmar el vol.

S'espera que Perseverance obtingui imatges del vol usant les seves càmeres Navcam i Mastcam-Z, i es preveu que les imatges arribin aquella nit (hora al matí de dilluns 12 d'abril, al sud de Califòrnia). L'helicòpter també documentarà el vol des de la seva perspectiva, amb una imatge en color i diverses imatges de navegació en blanc i negre i de menor resolució que possiblement estaran disponibles al dia següent.

"Els germans Wright només van tenir un grapat de testimonis presencials del seu primer vol, però afortunadament el moment històric va ser capturat en una gran fotografia", va dir Michael Watkins, director del JPL. "Ara, 117 anys després, podem brindar una oportunitat meravellosa per compartir els resultats del primer intent de vol controlat i motoritzat en un altre món gràcies als nostres fotògrafs robòtics a Mart".

 

* L'intent de l'helicópter Ingenuity Mars de realitzar un vol controlat amb motor a Mart s'anomena «Van Zyl Overlook», en honor a Jakob van Zyl. Van Zyl va ser durant molt de temps el col·lega, mentor i líder de l'equip en el Laboratori de Propulsió a Jet de la NASA al sur de California. Va morir inesperadament l'agost del 2020, aproximadament un mes després del llançament del Perseverance. Crèdit: NASA/JPL-Caltech 

Ho he vist aquí.

Forats negres supermassius: el Hubble revela les col·lisions de quàsars més llunyanes conegudes fins ara

Clic per engrandir. Recreació artística d'un parell de quàsars en col·lisió.
Crèdit: NASA, ESA i J.Olmsted (STScl)

Un equip d'astrònoms ha utilitzat diversos telescopis, inclòs el Hubble, per identificar metòdicament les fusions de galàxies cadascuna amb un quàsar. Aquest tipus d’estudi ajudarà els astrònoms a comprendre millor el paper de les fusions en el creixement de les galàxies i els seus forats negres supermassius. 

Han passat uns 60 anys des que vam descobrir els quàsars i molt ràpidament vam pensar que devien ser estrelles exòtiques que no podríem entendre sense les equacions de la teoria de la relativitat general. Una dècada després, va començar a prevaler la idea que havien de ser forats negres supermassius que acumulessin grans quantitats de matèria, cosa que ja va suggerir que moltes, per no dir totes les galàxies gegants, haurien de tenir aquest forat negre al cor.

L'augment de l'astronomia observacional i, sobretot, gràcies als observatoris principals de la NASA, que incloïen quatre telescopis a l'espai especialitzats en dades de bandes de longituds d'ona que s'han llançat als anys noranta principalment, han confirmat aquestes idees. Entre aquests telescopis hi ha per descomptat el Hubble, que observa a l'infraroig visible, ultraviolat i proper, i el Chandra, que observa el cosmos en el domini de raigs X (CGRO i Spitzer, respectivament, van explorar l'Univers en els dominis de raigs X, gamma i infraroig). 

Curiosament, s’ha establert en molts casos una relació de proporcionalitat entre la massa dels forats negres supermassius i la mida de les galàxies que els acullen. Per tant, això implicava que les galàxies i els forats negres supermassius creixien junts. Per tant, no podríem entendre l’evolució de les galàxies sense entendre el naixement i el creixement dels forats negres supermassius. Al mateix temps, vam començar a sospitar d'un vincle entre l'explosió de forats negres en mode quàsar i el fet que moltes galàxies estan, per dir-ho així "mortes", és a dir, que han perdut prematurament les seves reserves de gas, cosa que ha aturat en gran mesura la formació de noves estrelles. Potser aquest gas havia estat expulsat per l'explosió dels quàsars, i la pressió de la intensa radiació que produeixen.

Jean-Pierre Luminet, director de recerca del CNRS i Françoise Combes, professora
del Collège de France, ens parlen dels forats negres. Podeu triar l'idioma de
subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Fondation Hugot du Collège de France.

Quins mecanismes de creixement pels forats negres supermassius?

Tot i això, inicialment es va pensar que el creixement de forats negres supermassius i la ignició de quàsars es va produir a causa de les col·lisions seguides de la fusió entre galàxies i finalment dels forats negres gegants que contenien. De fet, el Hubble va mostrar diverses col·lisions galàctiques.

Però amb el pas dels anys, el paradigma ha canviat i, si aquest escenari encara és rellevant, no representa el procés dominant que ara implica sobretot corrents de matèria ordinària que serien canalitzats per filaments de matèria fosca freda. El fet és que encara hem d’especificar la part exacta dels dos escenaris. Per a això, hem de detectar col·lisions galàctiques en curs, o millor dit, les imatges de les quals ens apareixen avui a causa de la naturalesa finita de la velocitat de la llum, i intentar determinar el millor possible el nombre d’aquestes col·lisions a on veiem dos o fins i tot tres forats negres supermassius destinats a fusionar-se en un de sol. Podem detectar aquests esdeveniments còsmics i elaborar una estadística amb les ones gravitacionals que eLisa detectarà durant els anys 2030.

Mentrestant, com que els quàsars són particularment brillants, és més fàcil anar-los a buscar, i de fet durant anys hem observat forats negres supermassius binaris i fins i tot triples. 

Clic per engrandir. Aquestes dues imatges del telescopi espacial Hubble revelen dos
parells de quàsars que van existir fa 10 mil milions d’anys i que resideixen al
cor de les galàxies foses. Cadascun dels quatre quàsars resideix en una galàxia
hoste. Aquestes galàxies, però, no es poden veure perquè són massa febles fins i
tot per al Hubble. Els quàsars de cada parell només disten uns 10.000 anys llum,
els més propers mai vistos en aquesta era còsmica. El parell de quàsars de la
imatge de l’esquerra està catalogat com J0749+2255 i el parell de la dreta com
J0841+4825. Els dos parells de galàxies hostes habitades per cada doble quàsar
acabaran fusionant-se. Les dues imatges es van prendre amb llum visible. © NASA,
ESA, H. Hwang i N. Zakamska (Universitat Johns Hopkins), i Y. Shen
(Universitat d'Illinois, Urbana-Champaign).

Ara un equip d’investigadors anuncia que han desenvolupat una tècnica prometedora per buscar forats negres binaris supermassius i, per tant, inventariar-los. Combina les observacions del Hubble amb les del satèl·lit Gaia de la ESA i les dades recollides per la famosa campanya d’observació SDSS (Sloan Digital Sky Survey - Estudi Digital del Cel Sloan), també s’han mobilitzat altres instruments. Els resultats de l'equip van ser publicats en l'edició en línia del 1er d'abril a la revista Nature Astronomy.

Parelles de quàsars rars

Els quàsars eren molt més nombrosos fa més de 5.000 milions d’anys. S'estima que la seva població es trobava en el seu punt màxim fa uns 10.000 milions d'anys (per al registre, el cosmos observable té uns 13.800 milions d'anys). Per tant, el Hubble es va utilitzar per fer un zoom a dos parells de quàsars en ple funcionament en aquell moment. 

Avui s’estima que hi ha un quàsar doble per a prop de cada 1.000 quàsars individualitzats. Per tant, no va ser fàcil poder eliminar-los sistemàticament quan són laboratoris per entendre l’evolució de les galàxies. Ja en coneixíem uns cent parells, però cap era tan antic com els dos descobriments en què la formació de les galàxies i l’activitat dels quàsars estaven al màxim, fa uns 10.000 milions d’anys.

A les imatges preses pel Hubble, els quàsars estan separats com a màxim per 10.000 anys llum. Evidentment, vam haver d’intentar eliminar la hipòtesi, certament poc probable, però no tant, que no estem en presència d’una il·lusió òptica causada per un efecte de lent gravitacional que duplica la imatge d’un sol quàsar. 

Això va ser possible estudiant les fluctuacions de la brillantor dels dos quàsars de cada parell. Calia correlacionar-los d'alguna manera si es tractava d'un sol objecte cada vegada. Inicialment van ser les observacions d’aquestes fluctuacions pel satèl·lit de l’ESA, Gaia, les que van permetre concloure que almenys en el cas d’un dels parells de quàsars podríem descartar la hipòtesi d’un efecte de lent.

Recreació artística sobre les fluctuacions de la llum d’un parell de
quàsars. © Telescopi espacial Hubble

 

Ho he vist aquí.

Perseverance 9. Descobrint el rover: Els cervells

El disseny del rover Perseverance

El rover de Mart 2020, Perseverance, es basa en la configuració del rover Curiosity del Mars Science Laboratory. Té la mida d'un cotxe, uns 3 metres de llarg (sense incloure el braç), 2,7 metres d'ample i 2,2 metres d'alt. Però amb 1.025 quilos, pesa menys que un cotxe compacte. D'alguna manera, les peces del rover són similars a les que necessitaria qualsevol ésser viu per mantenir-se "viu" i poder explorar. 

Clic per engrandir. Ubicació dels "cervells" al rover. Crèdit: NASA-JPL

 Cervells

Els cervells del rover Mars 2020

A diferència de les persones i de la majoria dels animals, el cervell del rover -el seu ordinador- està en el seu cos quadrat. El mòdul informàtic es denomina RCE, sigles en anglés de Rover Compute Element (Element de computació del Rover); en realitat hi ha dos RCE idèntics en el cos, de manera que sempre hi ha un "cervell" de recanvi.  

El Rover Compute Element interactua amb les funcions d'enginyeria del rover Perseverance a través de dues xarxes que segueixen un estàndard de la indústria aeroespacial dissenyat especialment per als requisits d'alta fiabilitat dels avions i les naus espacials. A més, els RCE tenen un propòsit especial per a dirigir les interfícies amb tots els instruments del rover per a l'intercanvi d'ordres i dades científiques.

Especificacions tècniques

Processador:

- Processador central reforçat contra la radiació amb arquitectura PowerPC 750: a BAE RAD 750
- Funciona a una velocitat de fins a 200 megahertzs, 10 vegades la velocitat dels ordinadors dels rovers de Mart Spirit i Opportunity.

Memòria:

- 2 gigabytes de memòria flash (~ 8 vegades més que Spirit o Opportunity)
- 256 megabytes de memòria dinàmica d'accés aleatori
- 256 kilobytes de memòria de només lectura programable i esborrable elèctricament 

Millor memòria que mai 

L'ordinador conté una memòria especial per tolerar l'entorn de radiació extrema que existeix en l'espai i en la superfície marciana.

"Nervis" per a l'equilibri i la posició

El rover Perseverance porta una Unitat de Mesura Inercial (IMU sigles de Inertial Measurement Unit) que proporciona informació en tres eixos sobre la seva posició, el que permet al rover realitzar moviments verticals, horitzontals i de costat a costat (guinyada) amb precisió. El dispositiu s'utilitza en la navegació del rover per donar suport a les travessies segures i per estimar el grau d'inclinació que el rover està experimentant en la superfície de Mart.

Clic per engrandir. El LN-200S IMU manté el rendiment fins i tot en les condicions
ambientals més exigents. Crèdit: Northrop Grumman

Monitorització de la seva "salut"  

Igual que el cervell humà, els ordinadors del rover registren signes de salut, com la temperatura i els nivells d'energia, juntament amb altres característiques que mantenen al rover "viu". Aquest bucle de control principal comprova constantmen els sistemes per garantir que el rover sigui capaç de comunicar-se durant tota la missió a la superfície i que es mantingui tèrmicament estable (ni massa calent ni massa fred) en tot moment. Per a això, comprova periòdicament les temperatures, sobretot en el cos del rover, i ajusta el control de la temperatura segons convingui, i després registra les dades de generació i emmagatzematge d'energia al llarg del sol de Mart (un dia marcià) per decidir quines noves activitats poden iniciar-se o completar-se; i finalment programa i prepara les sessions de comunicació amb la Terra o amb els orbitadors locals de Mart.

Utilitza el seu "cervell informàtic" per intercanviar informació amb l'equip

Activitats com la presa de fotografies, la conducció i el maneig dels instruments es realitzen sota ordres transmeses en un script al rover des de l'equip de vol a la Terra. Perseverance genera constantment telemetria d'enginyeria, manteniment i anàlisi, així com informes periòdics d'esdeveniments que s'emmagatzemen per a la seva eventual transmissió una vegada que l'equip de vol sol·liciti la informació al rover. El rover té dos "cervells informàtics", un dels quals està normalment adormit. En cas de problemes, l'altre cervell informàtic pot ser despertat per prendre el control i continuar la missió.

 

Ho he vist aquí

La ona de xoc al destapar una ampolla de cava

A tots se'ns ha escapat alguna vegada el tap de suro a l'intentar destapar una ampolla de cava, i es que "El coll d'una ampolla de xampany es comporta una mica com el broquet d'un reactor de coet", explica Gérard Liger-Belair, investigador de la Universitat de Reims (França). Filmant a una velocitat molt alta (uns 12.000 fotogrames per segon, o 500 vegades més del que pot percebre l’ull humà), destapant ampolles de xampany, ell i el seu equip han posat de manifest els enregistraments del disc del Mach.

Clic per engrandir. El disc del Mach és clarament visible en aquestes imatges.
© Equip Effervescence, CNRS, Universitat de Reims.

Aquestes ones de xoc transversals apareixen quan la diferència de pressió entre els gasos bufats a través del filtre d’un reactor i l’aire ambiental supera un determinat llindar. I en els experiments d’investigadors francesos, es produeixen al voltant de 500 µs després de destapar una ampolla de cava. L’ona de xoc progressa després del raig supersònic de gasos que s’expandeix sobtadament, abans d’esvanir-se uns quants centenars de microsegons després, quan la velocitat d’ejecció torna a ser subsònica.

Quan es destapa una ampolla de cava o xampany a temperatura ambient, el CO2 i les restes de vapor d’aigua brollen a una velocitat de fins a Mach 2. Crèdit imatge:  Romolo Tavani, Fotolia 

Ho he vist aquí.

Descoberts els primers raigs X d'Urà

Clic per engrandir. Imatge d'Urà. Crèdit: Iamteg raig X: NASA/CXO/University College
London/W. Dunn et al; Imatge óptica: W.M. Keck Observatory.

Els astrònoms han detectat per primera vegada raigs X procedents d'Urà, gràcies a l'Observatori de raigs X Chandra de la NASA. Aquest resultat pot ajudar els científics a conèixer millor aquest enigmàtic planeta gegant de gel del nostre sistema solar. 

Urà és el setè planeta des del Sol i té dos conjunts d'anells al voltant del seu equador. El planeta, que té un diàmetre quatre vegades superior al de la Terra, gira sobre el seu costat, el que el fa diferent de tots els altres planetes del sistema solar. Atès que la Voyager 2 va ser l'única nau espacial que va passar per Urà, els astrònoms depenen actualment de telescopis molt més propers a la Terra, com el Chandra i el telescopi espacial Hubble, per conèixer aquest planeta distant i fred que està compost gairebé del tot d'hidrogen i heli. 

En un nou estudi, els investigadors van utilitzar observacions preses del Chandra d'Urà el 2002 i després de nou el 2017. Van observar una clara detecció de raigs X a la primera observació, acabada d'analitzar, i un possible brot de raigs X en les obtingudes quinze anys després. El gràfic principal mostra una imatge de raigs X del Chandra del 2002 (en rosa) superposada a una imatge òptica del telescopi Keck-I obtinguda en un altre estudi el 2004. Aquesta última mostra el planeta aproximadament amb la mateixa orientació que tenia durant les observacions de Chandra del 2002. 

Quina és la causa que Urà emeti raigs X? Resposta: principalment el Sol. Els astrònoms han observat que tant Júpiter com Saturn dispersen la llum dels raigs X emesa pel Sol, de manera similar a com l'atmosfera de la Terra dispersa la llum del Sol. Encara que els autors del nou estudi sobre Urà esperaven inicialment que la major part dels raigs X detectats també procedissin de la dispersió, hi ha indicis temptadors que hi ha almenys una altra font de raigs X. Si altres observacions ho confirmen, podria tenir implicacions interessants per a la comprensió d'Urà. 

Una possibilitat és que els anells d'Urà produeixin ells mateixos raigs X, com passa amb els anells de Saturn. Urà està envoltat de partícules carregades, com electrons i protons en el seu entorn espacial proper. Si aquestes partícules energètiques col·lisionen amb els anells, podrien fer que aquests brillessin amb raigs X. Una altra possibilitat és que al menys part dels raigs X procedeixin de les aurores d'Urà, un fenomen que ja s'ha observat anteriorment en aquest planeta en altres longituds d'ona. 

Clic per engrandir. D'esquerra a dreta: Aurores a la Terra (l'oval auroral del sud es
veu sobre l'Antàrtida). Júpiter i Saturn, en ambdós casos, els anells de l'aurora
permanent estan centrats en els pols magnètics dels seus planetes, que no estan
massa lluny dels pols geogràfics, a diferència d'Urà, que està cap per avall. Crèdit: NASA

A la Terra, podem veure espectacles de llum de colors al cel anomenades aurores, que es produeixen quan les partícules d'alta energia interactuen amb l'atmosfera. A les aurores terrestres s'emeten raigs X, produïts per electrons energètics després de viatjar per les línies de camp magnètic del planeta cap als seus pols i ser frenats per l'atmosfera. Júpiter també té aurores. Els raigs X de les aurores de Júpiter procedeixen de dues fonts: els electrons que viatgen per les línies de camp magnètic, com a la Terra, i els àtoms i molècules carregats positivament que plouen a les regions polars de Júpiter. No obstant això, els científics estan menys segurs del que causa les aurores a Urà. Les observacions de Chandra poden ajudar a resoldre aquest misteri. 

Urà és un objectiu especialment interessant per a les observacions de raigs X a causa de les inusuals orientacions del seu eix de rotació i el seu camp magnètic. Mentre que els eixos de rotació i del camp magnètic dels altres planetes de sistema solar són gairebé perpendiculars al plànol de la seva òrbita, l'eix de rotació d'Urà és gairebé paral·lel a la seva trajectòria al voltant de el Sol. A més, mentre Urà està inclinat sobre el seu costat, el seu camp magnètic està inclinat de forma diferent, desplaçat del centre del planeta. Això pot fer que les seve aurores siguin inusualment complexes i variables. La determinació de les fonts dels raigs X d'Urà podria ajudar als astrònoms a comprendre millor com emeten raigs X altres objectes exòtics de l'espai, com els forats negres en creixement i les estrelles de neutrons.

Un article que descriu aquests resultats apareix en el nombre més recent del Journal of Geophysical Research i està disponible en línia. Els autors són William Dunn (University College London, Regne Unit), Jan-Uwe Ness (Universitat de Marsella, França), Laurent Lamy (Observatori de París, França), Grant Tremblay (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian), Graziella Branduardi-Raymont (University College London), Bradford Snios (CfA), Ralph Kraft (CfA), Z. Yao (Acadèmia Xinesa de les Ciències, Pequín), Affelia Wibisono (University College London).

El Centre de Vol Espacial Marshall de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centre de Raigs X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla la ciència des de Cambridge, i les operacions de vol des de Burlington, també a Massachusetts. 

 Ho he vist aquí.