Mars Pathfinder, NASA'nın "daha hızlı, daha iyi, daha ucuz" (faster, better, cheaper) felsefesiyle yürüttüğü Discovery Programı kapsamındaki ilk uzay görevidir. Bu robotik görev, 1970'lerdeki Viking programından yirmi yıl sonra Mars yüzeyine başarılı bir şekilde iniş yapan ilk uzay aracı olma özelliğini taşır. 4 Temmuz 1997'de Mars'a inen görev, iki ana bileşenden oluşur: Pathfinder iniş platformu (iniş sonrası Carl Sagan Anıt İstasyonu olarak yeniden adlandırılmıştır) ve bu platformun taşıdığı tekerlekli küçük gezgin olan Sojourner. Mars Pathfinder, hem yenilikçi mühendislik çözümlerini test eden bir teknoloji gösterimi hem de önemli bilimsel veriler toplayan bir keşif görevi olarak tasarlanmıştır. Görev, özellikle öncü hava yastığı iniş sistemi ve Mars yüzeyinde hareket kabiliyetine sahip ilk gezgin olan Sojourner ile gezegen keşifleri tarihinde önemlidir.
Pathfinder Gezgini (NASA JPL)
Programın Amaçları ve "Daha Hızlı, Daha İyi, Daha Ucuz" Felsefesi
Mars Pathfinder, NASA'nın büyük bütçeli "amiral gemisi" görevlerinin aksine, belirli hedeflere odaklanan, daha düşük maliyetli ve daha hızlı geliştirilen görevler serisi olan Discovery Programı'nın bir ürünüdür. Programın temel hedefleri hem mühendislik hem de bilim odaklıdır:
- Teknoloji Gösterimi: Mars'a bilimsel bir yük indirmenin düşük maliyetli ve yenilikçi bir yöntemi olan hava yastığı (airbag) iniş sisteminin ve doğrudan atmosferik giriş tekniğinin geçerliliğini kanıtlamak.
- Gezgin Kabiliyetinin Testi: Mars yüzeyinde küçük boyutlu bir gezginin (microrover) hareket kabiliyetini, kullanışlılığını ve otonom navigasyon yeteneklerini sergilemek.
- Bilimsel Veri Toplama: Mars atmosferinin yapısını, yüzeydeki iklim ve hava koşullarını, yerel jeomorfolojiyi ve Mars kayaları ile toprağının elemental bileşimini analiz etmek.
- Mühendislik Verileri: İniş, alçalma ve yüzey operasyonları sırasında aracın performansına dair mühendislik verileri toplamak.
Uzay Aracı ve Sistemleri
Mars Pathfinder uzay aracı, Mars'a yolculuk eden bir seyir modülü ve Mars atmosferine giren bir iniş kapsülünden oluşur. İniş kapsülü ise ısı kalkanı, paraşüt, katı yakıtlı roketler, hava yastıkları ve asıl iniş platformunu içerir.
Giriş, Alçalma ve İniş Sistemi (EDL)
Pathfinder'ın en yenilikçi yönü, Viking programının karmaşık ve pahalı itki sistemli inişine alternatif olarak geliştirilen EDL sürecidir:
- Atmosferik Giriş: Uzay aracı, Mars atmosferine saatte yaklaşık 26,000 km hızla girer. Isı kalkanı, bu sırada oluşan sürtünme ısısına karşı aracı korur.
- Süpersonik Paraşüt: Hız yeterince düştükten sonra, yaklaşık 24 metre çapında bir süpersonik paraşüt açılarak yavaşlamayı sürdürür.
- Hava Yastıklarının Şişirilmesi: Yüzeye yaklaşık 300 metre kala, dört adet çok katmanlı Vectran lifinden yapılmış dev hava yastığı sistemi şişirilir ve aracı tamamen çevreler.
- Retro-roket Ateşlemesi: Yüzeye saniyeler kala, üç adet katı yakıtlı retro-roket ateşlenerek aracın dikey hızını neredeyse sıfıra indirir.
- İniş ve Zıplama: Hava yastıklarına sarılı iniş platformu, yüzeye yaklaşık 80 km/s hızla çarpar ve bir basketbol topu gibi defalarca zıplar. İlk zıplaması 15 metreden yükseğe ulaşmış ve araç durana kadar en az 15 kez daha zıplamıştır. Hava yastıkları söndükten sonra, platform kendiliğinden açılarak içindeki gezgini ve güneş panellerini ortaya çıkarmıştır.
Pathfinder Gezgini (Nasa JPL)
Pathfinder İniş Platformu (Carl Sagan Anıt İstasyonu)
Üçgen yapraklar şeklinde açılan dörtyüzlü (tetrahedral) bir tasarıma sahip olan iniş platformu, hem Sojourner için bir üs hem de sabit bir bilim istasyonu olarak görev yapmıştır. Üzerindeki ana bilimsel aletler şunlardır:
- IMP (Mars Pathfinder için Görüntüleyici): Açılabilir bir direk üzerine monte edilmiş, renkli ve stereoskopik (3D) görüntüleme yeteneğine sahip bir kamera sistemidir. Bu kamera, Mars yüzeyinin ikonik panoramik görüntülerini Dünya'ya göndermiştir.
- ASI/MET (Atmosferik Yapı Aleti/Meteoroloji Paketi): İniş sırasında ve yüzeyde Mars atmosferinin basınç, sıcaklık ve rüzgar verilerini ölçen sensörlerden oluşur.
Sojourner Gezgini Adını, 19. yüzyılda yaşamış kölelik karşıtı aktivist Sojourner Truth'tan alan bu küçük gezgin, Mars yüzeyinde hareket eden ilk başarılı robotik araçtır.
- Tasarım ve Hareket Kabiliyeti: Yaklaşık bir mikrodalga fırın boyutlarında (65 cm uzunluk, 11.5 kg ağırlık) olan Sojourner, gücünü küçük bir güneş panelinden alıyordu. En önemli özelliği, altı tekerlekli "rocker-bogie" adı verilen süspansiyon sistemidir. Bu tasarım, tekerleklerin büyük kayaların üzerinden tırmanmasına ve engebeli arazide sürekli olarak yüzeyle temas halinde kalmasına olanak tanıyarak olağanüstü bir hareket kabiliyeti sunmuştur. Bu süspansiyon tasarımı, sonraki tüm NASA Mars gezginleri (Spirit, Opportunity, Curiosity, Perseverance) için standart haline gelmiştir.
- Bilimsel Donanım: Sojourner'in ana bilimsel aleti, aracın önüne monte edilmiş olan Alfa Proton X-ışını Spektrometresi (APXS) idi. Gezgin, bir kaya veya toprak örneğine yaklaşıp APXS'i hedefe bastırarak yüzeyin elemental bileşimini analiz ediyordu. Bu süreç, bir hedefin analiz edilmesi için yaklaşık 10 saat sürüyordu. Ayrıca, navigasyon için tehlikeleri tespit eden kameralara sahipti.
Pathfinder Gezgini (Nasa JPL)
Görev Zaman Çizelgesi ve Yüzey Operasyonları
Pathfinder, 4 Temmuz 1997'de, Mars'ın kuzey yarımküresindeki Ares Vallis bölgesine indi. Bu bölge, milyarlarca yıl önce devasa bir sel tarafından oyulduğuna inanılan bir vadiydi. Bilim insanları, bu selin Mars'ın farklı bölgelerinden çok çeşitli kaya türlerini bu alana taşımış olacağını umuyorlardı.
Yüzey operasyonları boyunca iniş platformu, Dünya ile olan tüm iletişimi sağlayan bir röle istasyonu görevi gördü. Gezgin, platformdan ayrılarak çevredeki kayaları ("Barnacle Bill", "Yogi", "Scooby-Doo" gibi isimler verilmiştir) APXS cihazı ile analiz etti. Sojourner, 83 Mars günü (sol) boyunca toplamda yaklaşık 100 metre mesafe kat ederek 15'ten fazla kayanın ve toprak örneğinin kimyasal analizini tamamladı.
Görevin son iletişimi 27 Eylül 1997'de alındı. Görevin sonlanmasının birincil nedeninin, iniş platformunun bataryasının Mars'ın aşırı soğuk gecelerinde tekrarlanan şarj-deşarj döngüleri nedeniyle arızalanması olduğu düşünülmektedir. İletişim kesildiğinde Sojourner gezgininin hala çalışır durumda olduğu, ancak Dünya ile konuşmak için platforma bağımlı olduğu için sessizliğe büründüğü tahmin edilmektedir.
Bilimsel Sonuçlar ve Programın Mirası
Mars Pathfinder, kısa sürmesine rağmen son derece başarılı bir görev olmuştur.
- Bilimsel Sonuçlar: Görev, Mars'ın geçmişte daha sıcak ve nemli bir iklime sahip olduğunu destekleyen güçlü kanıtlar sunmuştur. Analiz edilen kayaların çeşitliliği, Mars'ın jeolojik tarihinin beklenenden daha karmaşık olduğunu göstermiştir. Ayrıca, Mars atmosferi ve hava durumu hakkında sürekli veri toplayan ilk meteoroloji istasyonu olmuştur.
- Teknolojik ve Kültürel Miras: Pathfinder'ın en büyük mirası teknolojik ve kültüreldir. Hava yastığı iniş sisteminin başarısı, gelecekteki görevler (Spirit ve Opportunity) için düşük maliyetli bir iniş yöntemi sunmuştur. Sojourner'in başarısı, gezegen keşiflerinde hareketli gezginlerin ne kadar değerli olduğunu kanıtlamış ve "rocker-bogie" süspansiyon sistemini standartlaştırmıştır. Görev ayrıca, internetin yükseliş dönemine denk gelerek NASA'nın web sitesi üzerinden paylaştığı günlük görüntülerle dünya çapında büyük bir kamuoyu ilgisi yaratmış ve Mars keşiflerine olan ilgiyi yeniden canlandırmıştır.
