મંગળની માટીના રહસ્યો સાચવતી પર્સેવરન્સ રોવરની સેમ્પલ કેચિંગ સિસ્ટમની આંતરિક રચના

નાસા (NASA) દ્વારા સંચાલિત માર્સ ૨૦૨૦ (Mars 2020) મિશન અંતર્ગત પર્સેવરન્સ (Perseverance) રોવર અને ઈન્જેન્યુઈટી (Ingenuity) હેલિકોપ્ટરને મંગળ ગ્રહના અભ્યાસ માટે મોકલવામાં આવ્યા હતા. આ મિશન ૩૦ જુલાઈ ૨૦૨૦ ના રોજ અલ્ટાસ વી (Atlas V-541) રોકેટ દ્વારા લોન્ચ કરવામાં આવ્યું હતું અને ૧૮ ફેબ્રુઆરી ૨૦૨૧ ના રોજ મંગળના જેઝેરો ક્રેટર (Jezero Crater) માં સફળતાપૂર્વક લેન્ડ થયું હતું. મંગળ પર ઉતરવાના આ સ્થળને પાછળથી ૫ માર્ચ ૨૦૨૧ ના રોજ ઓક્ટેવિયા ઈ. બટલર લેન્ડિંગ (Octavia E. Butler Landing) નામ આપવામાં આવ્યું હતું. આ મિશનનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય મંગળના પ્રાચીન વાતાવરણ અને ભૌગોલિક પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવાનો તથા ભૂતકાળમાં ત્યાં માઇક્રોબાયલ જીવન (microbial life) હોવાના સંકેતો કે બાયોસિગ્નેચર (biosignatures) શોધવાનો છે.

આ અભ્યાસમાં સૌથી મહત્વની ભૂમિકા રોવરની સેમ્પલ કેચિંગ સિસ્ટમ (Sample Caching System: નમૂનાઓ એકત્ર કરી સુરક્ષિત સાચવતી રોબોટિક સિસ્ટમ) નિભાવે છે. આ સિસ્ટમ મંગળની સપાટી પરથી ખડકોના કોર (કોર ડ્રિલથી મેળવેલા નળાકાર ટુકડા) અને માટીના નમૂનાઓ ટ્યુબમાં સુરક્ષિત રીતે પેક કરે છે. નાસાના સાયન્સ ડેફિનેશન ટીમે સૌપ્રથમ ૩૧ નમૂનાઓ એકત્ર કરવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો, જેને ૨૦૧૫માં વિસ્તૃત કરીને મંગળની સપાટી પર અલગ-અલગ સ્થળે નમૂનાઓની ટ્યુબ મુકવાની યોજના બનાવવામાં આવી હતી. આ નમૂનાઓને ભવિષ્યના માર્સ સેમ્પલ રિટર્ન (Mars Sample Return - MSR) મિશન દ્વારા પૃથ્વી પર પાછા લાવવામાં આવશે.

પર્સેવરન્સ રોવરની ડિઝાઇન તેના પુરોગામી ક્યુરિયોસિટી (Curiosity) રોવર પરથી પ્રેરિત છે, પરંતુ તેમાં વિજ્ઞાનના નવા સાધનો અને એક અદ્યતન કોર ડ્રિલ ઉમેરવામાં આવ્યા છે. મિશનની વિવિધ સિસ્ટમ્સના વજનની વાત કરીએ તો, પૃથ્વીથી મંગળ સુધીની યાત્રા માટેનું ક્રૂઝ સ્ટેજ (cruise stage) ૫૩૯ કિલોગ્રામનું હતું. મંગળના વાતાવરણમાં પ્રવેશી સુરક્ષિત ઉતરાણ કરાવતી એન્ટ્રી, ડિસેન્ટ અને લેન્ડિંગ સિસ્ટમ (EDLS) માં ૫૭૫ કિલોગ્રામનું એરોશેલ અને ૪૪૦ કિલોગ્રામની હીટ શીલ્ડ સામેલ હતી. રોવરને મંગળની સપાટી પર સોફ્ટ લેન્ડિંગ કરાવનાર ડિસેન્ટ સ્ટેજ (descent stage) નું ફ્યુઅલ સાથેનું વજન ૧,૦૭૦ કિલોગ્રામ હતું, જેમાં ૪૦૦ કિલોગ્રામ લેન્ડિંગ પ્રોપેલન્ટનો સમાવેશ થતો હતો. અંતિમ લેન્ડિંગ દરમિયાન ગતિ ધીમી પાડવા માટે ૨૧.૫ મીટર પહોળા અને ૮૧ કિલોગ્રામ વજન ધરાવતા વિશાળ પેરાશૂટનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.

પર્સેવરન્સ રોવરનું કુલ વજન ૧,૦૨૫ કિલોગ્રામ છે, જે ક્યુરિયોસિટી રોવરના ૮૯૯ કિલોગ્રામ વજન કરતાં ૧૪ ટકા વધુ છે. રોવરમાં નવા ટેકનોલોજીકલ ફેરફારો કરવામાં આવ્યા છે, જેમાં તેના પિડાં (wheels) ને વધુ મજબૂત બનાવવામાં આવ્યા છે. ક્યુરિયોસિટીના ચાલીને ઘસાયેલા વ્હીલ્સના અનુભવ પરથી, પર્સેવરન્સમાં ૫૨.૫ સેન્ટીમીટર વ્યાસ ધરાવતા વધુ જાડા અને ટકાઉ એલ્યુમિનિયમ વ્હીલ્સ મૂકવામાં આવ્યા છે, જેમાં ટ્રેક્શન માટે ક્લીટ્સ અને સ્પ્રીંગ જેવા સપોર્ટ માટે વાંકા ટાઇટેનિયમ સ્પોક્સ છે. આ સિવાય રોવરમાં ૧૯ કેમેરા અને ૨ માઇક્રોફોન છે. આ રોવર પર મલ્ટી-મિશન રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર (MMRTG) મૂકવામાં આવ્યું છે. ૪૫ કિલોગ્રામ વજન ધરાવતા આ જનરેટરમાં ૪.૮ કિલોગ્રામ પ્લુટોનિયમ ડાયોક્સાઇડ (plutonium dioxide) નો ઉપયોગ થાય છે, જે લોન્ચ વખતે આશરે ૧૧૦ વોટ વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે અને તેની કાર્યરત લાઈફ ૧૪ વર્ષની છે. પીક પાવર ડિમાન્ડ માટે તેમાં લિથિયમ-આયન બેટરીઓ પણ ઉમેરાઈ છે.

રોવર પર ૫ જોઇન્ટ ધરાવતો ૨.૧ મીટર (૬ ફીટ ૧૧ ઇંચ) લાંબો રોબોટિક આર્મ (robotic arm) લગાવવામાં આવ્યો છે. આ આર્મની મદદથી મંગળના ખડકોમાં ડ્રિલિંગ કરીને નમૂનાઓ મેળવવામાં આવે છે. સેમ્પલ કેચિંગ સિસ્ટમ અત્યંત ચોકસાઈથી કામ કરે છે. સૌપ્રથમ રોબોટિક આર્મ પર રહેલી ડ્રિલ ખડકમાંથી સેમ્પલ કોર લે છે. આ નમૂનાને રોવરની આંતરિક કેચિંગ એસેમ્બલીમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં તેને અલ્ટ્રા-ક્લીન સેમ્પલ ટ્યુબમાં સુરક્ષિત પૅક કરીને સીલ કરી દેવામાં આવે છે. દરેક ટ્યુબ પર ૨D બારકોડ પ્રિન્ટ થયેલો હોય છે જેથી ભવિષ્યના મિશન વખતે તેની યોગ્ય ઓળખ થઈ શકે.

સેમ્પલ કેચિંગ સિસ્ટમની આંતરિક યાંત્રિક રચના અત્યંત જટિલ છે. રોવરના પેટાળમાં આવેલી આ નાની રોબોટિક સિસ્ટમ સેમ્પલ ટ્યુબને હેન્ડલ કરે છે, તેનું વજન માપે છે, તેનો ફોટોગ્રાફ લે છે અને તેને Hermetically (હવાચુસ્ત રીતે) સીલ કરે છે. ટ્યુબ સીલ થયા પછી તેને રોવરની અંદર સંગ્રહિત કરી શકાય છે અથવા મંગળની સપાટી પર ચોક્કસ ડેપો (cache) માં મુકી શકાય છે. પર્સેવરન્સ મિશન દરમિયાન જમીન પર ૨૦ થી ૩૦ સેમ્પલ ટ્યુબ મુકવાની યોજના છે.

નાસા અને યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી (ESA) ના સંયુક્ત માર્સ સેમ્પલ રિટર્ન (MSR) અભિયાન માટે આ નમૂનાઓ નિર્ણાયક છે. ભવિષ્યમાં મોકલવામાં આવનાર મિશનમાં એક ફેચ રોવર (fetch rover) આ ટ્યુબ્સને એકત્રિત કરશે અને તેને ૨-સ્ટેજ વાળા સોલિડ-ફ્યુઅલ માર્સ અસેન્ટ વ્હીકલ (Mars Ascent Vehicle - MAV) સુધી પહોંચાડશે. MAV મંગળની સપાટી પરથી ઉડાન ભરીને ૫૦૦ કિલોમીટરની ઓર્બિટમાં પહોંચશે. ત્યાં સેમ્પલ કન્ટેનરને અર્થ રિટર્ન ઓર્બિટર (Earth Return Orbiter) માં ટ્રાન્સફર કરવામાં આવશે અને અંતે અર્થ એન્ટ્રી વ્હીકલ (EEV) દ્વારા આ સેમ્પલ્સ પૃથ્વી પર સુરક્ષિત રીતે ઉતારવામાં આવશે.

પર્સેવરન્સ રોવરે તેના ઉતરાણ વખતે ટેરેન રિલેટિવ નેવિગેશન (Terrain Relative Navigation - TRN) ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જેનાથી ૭.૭ કિમી × ૬.૬ કિમીના વિસ્તારમાં ૪૦ મીટરની ભૂલ વગર સચોટ લેન્ડિંગ શક્ય બન્યું હતું. રોવરે મંગળ પર ઈન્જેન્યુઈટી હેલિકોપ્ટર સાથે સફળતાપૂર્વક કામ કર્યું હતું. ઈન્જેન્યુઈટીએ ૨૫ જાન્યુઆરી ૨૦૨૪ ના રોજ નિવૃત્ત થતાં પહેલાં ૧૦૪૨ સોલ (૧૦૭૧ દિવસ) સુધી સેવા આપી હતી. પર્સેવરન્સ રોવર આજે પણ મંગળના અટપટા ભૂપ્રદેશો ખેડીને માનવજાત માટે બ્રહ્માંડના નવા રહસ્યો ઉજાગર કરી રહ્યું છે.