Марс Сайънс Лаборътори

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Марс Сайънс Лаборътори
Mars Science Laboratory mission logo.png
Лого на Марс Сайънс Лаборътори
Общи данни
По програма на НАСА
Основни изпълнители Боинг и Локхийд Мартин
Тип марсоход
Основни цели изследване на Марс
Дата на изстрелване 26 ноември 2011[1]
Кейп Канаверъл
Стартова установка Атлас V 541
Маса 900 kg
Продължителност 668 марсиански дни (23 земни месеци)
Състояние активен
Уебстраница Марс Сайънс Лаборътори
Международно означение 2011-070A
Марс Сайънс Лаборътори в Общомедия

Марс Сайънс Лаборътори (МСЛ) (на английски: Mars Science Laboratory (MSL)) е космическа мисия на НАСА, с която на 6 август 2012 г.[2] успешно се спуска марсохода Кюриосити в кратера Гейл на планета Марс. Кюриосити е изстрелян от Земята с ракетата Атлас V 541 на 26 ноември 2011 г.[1]

Основните му цели са да проучи доколко Марс е пригоден за живот, като изучава неговия климат и геология, и събира информация за бъдещ пилотируем полет до Марс.[3] Кюриосити носи със себе си множество научни инструменти, които са съзадени от международен научен екип.[4]

Преглед на мисията[редактиране | edit source]

Този марсоход е пет пъти по-тежък и два пъти по-широк от Спирит и Опъртюнити, които се приземяват през 2004 г.[5] Кюриосити носи със себе си десет пъти по масивно научно оборудване.[6] МСЛ успешно извършва по-точно кацане от предшестващите го космически мисии като каца в участък 7 на 20 km [7] в кратера Гейл. МСЛ каца само на 2,4 km от центъра на таргетния участък.[8] Тази територия се намира в близост до планината Еолида.[9][10] Планира се марсоходът да има операционен живот от поне 667 земни дни (1 марсианска година) и да изследва марсианската повърхност на разстояние от 5 до 20 km от учстъка на кацане. [11] НАСА очаква Кюриосити да фунционира поне до тестовия лимит на съставните си части, които е четири години.

МСЛ е част от Марс Експлорейшън програм, дългосрочна научна програма за изследване на Марс с безпилотни космически апарати, която е ръкововдена от Лабораторията за реактивно движение и Калифорнийския технологичен институт. Общата цена на проекта МСЛ е 2,5 млрд щ.д.[12] Германия участва в него с 3,1 млн щ.д.[13]

Предишни успешни марсоходи са Спирит, Опъртюнити и Sojourner от мисисята на Марс Патфайндър.

Цели и задачи[редактиране | edit source]

Марс Сайънс Лаборътори има четири основни научни цели: Определяне на пригодността за живот около участъка на кацане включително наличието на Вода, изучаване на климата и геологията на Марс. Освен това мисията е полезна подготовка за пилотируем полет до Марс.

За да достигне целите си МСЛ има осем научни задачи:[14]

Биологични

Геологични и геохимични

Планетарни процеси

Радиация на повърхността

Като част от изследванията се включва и излагането на радиация на вътрешността на космическия апарат по време на пътуването до Марс и продължението на радиационните измервания по време на предвижването на марсохода по марсианската повърхност. Тази инфорация е важна за бъдещ пилотируем полет.[15]

Конструкция и спецификации на мисията[редактиране | edit source]

Космически апарат[редактиране | edit source]

МСЛ, когато е напълно сглобен.
Диаграма на космически апрат МСЛ: 1- Междупланетен модул; 2- Backshell; 3- Спускаем модул; 4- Кюриосити; 5- Топлинен щит; 6- Парашут

Общата маса на космическата система при изстрелването е 3 893 kg. Тя е сътавена от междупланетен модул напълнен с гориво на Земята (539 kg), спускаем модул за навлизане в атмосферата (2,401 kg + 390 kg пропелант) и марсоход (899 kg) с напълно вградено научно оборудване.[16][17]

МСЛ включва специфични инструменти за космическия полет включително и използването по време на полета на един от научните инструменти на марсохода — Детектор за оценка на радиацията (Radiation assessment detector (RAD)).

  • Спускаем модул на МСЛ: Негова главна цел е измерване на аеротермалната обстановка, тестване на топлинния щит, ориентацията на апарата и атмосферната плътност при спускането и отделянето на топлинния щит от МСЛ. Цялото оборудване е поместено в топлинния щит на МСЛ. Получената информация ще послужи за бъдещи мисии и ще изясни точния модел за бъдещи спускаеми модули до Марс.

Марсоход[редактиране | edit source]

Цветна диаграма на Кюриосити.

Марсоходът Кюриосити има маса 899 kg и може да измине до 90 m на час с помощта на своите 6 колела. Захранването идва от радиоизотопния термоелектрически генератор (RTG), а комуникацията се осъществява чрез ултракъси и честотни вълни от Х-диапазона.

Компютри: Марсоходът има два идентични бордови компютъра наречени „Rover Compute Element“ (RCE). Те съдържат памет модифицирана да издържа на ектремалната радиация в космоса и имат защита от прекъсване на захранването. Всяка компютърна памет съдържа 256 KB EEPROM, 256 MB DRAM и 2 GB флаш-памет.[18] Това може да се сравни с 3 MB EEPROM, 128 MB DRAM и 256 MB флаш-памет изпозлвани при марсоходите от Марс Ескплорейшън Роувърс (МЕР).[19]

Компютрите RCE използват процесори RAD750 (наследник на RAD6000 изпозлвани при МЕР) работещи на 200MHz.[20][21] Централния процесор RAD750 има възможност да възпроизведе до 400 MIPS (милиони инструкции в секунда), докато RAD6000 възпоризвежда само до 35 MIPS.[22][23] Единият от двата бордови компютъра е конфигуриран като резервен и ще се включи само при авария на основния компютър.[18]

Марсоходът притежава инерционна измервателна единица (Inertial Measurement Unit (IMU)) предаваща 3-осева инфорамция за неговата позиция, която се използва за навигация.[18] Бордовите компютри извършват постоянно самонаблюдение над марсохода за да го поддържат функциониращ, като например регулиране на температура му.[18] Дейности като заснемане на снимки, управление на марсохода и опериране с научните инструменти се извършват в командна последовтаелност изпратена от екипа на полета от Земята.[18]

На Кюриосити работи операционна система „VxWorks“ създадена от компания Уинд Ривър Систъмс.[24] По време на пътуването до Марс „VxWorks“ работи с приложения отдадени на навигацията и управлението на полета. Също така операционната система има програмирана софтуерна последователност за справяне със сложността на навлизането на спускаемия модул в атмосферата на Марс. След кацане приложенията са заменени със софтуерни такива за движение на марсохода по повърхността на Марс и изпълнението на научни дейности. [25][26][27]

Вижте също Сравнение на вградените компютърни ситеми на борда на марсоходите

Научно оборудване[редактиране | edit source]

Основната стартегия на анализа започва с камерите, които търсят интересни особености от релефа. Ако намери част от релефа представляваща интерес, Кюриосити може да вапоризира малка част с инфрачервен лазер и от получената спектрална следа може да установи елементното съдаржание на дадената скална проба. Ако следата изглежда интригуваща марсоходът може да използва роботизираната си ръка за да обърне пробата и да я изследва с микроскоп и рентгеново лъчев спектрометър. Ако пробата трябва да премине по-нататъшен анализ, Кюриосити може да пробие скалата и да достави прахообразна проба до научните инструменти „Анализиране на проби на Марс“ (SAM) и „ЧеМин“, които представляват анлитични лаборатории във вътрешността на марсохода.[28] [29][30]

  • ЧеМин: (CheMin) ЧеМин е съкращение от английските думи за химия и минералогия и представлява рентгенодифракционен и рентгенофлуоресцeнтен анализатор.[31][32][33] Той ще определи количеството на минералите в скалите и почвите и тогава ще оцени участието на водата в тяхното формиране, утаяване и изменение.[32] В допъленение информацията получена от изследванията на този инструмент ще бъде полезна в търсенето на минерални биоследи, енергийни източници за живот или индикатори за предишен живот на Марс.[31][32]
  • Анализатор на проби на Марс (SAM): Този научнен инструмент ще анализира органични съединения и газове както от атмосферата така и от почвата и скалите.[29][30] Това включва определяне на съотношението на кислородни и въглеродни изотопи във въглеродния диоксид (CO2) и метанът в атмосферата на Марс за да може да разграничи техния геохимичен и биологичен произход.[29][34][35]
  • Детектор за оценка на радиацията (RAD) Този научен инструмент е първият включен на МСЛ. Както по време на междупланетния полет така и на повърхността на Марс той ще изследва радиационния фон в марсианската среда. Включен веднага след изстрелването инструментът засича няколко радиационни лъчения от Слънцето.[36]

История[редактиране | edit source]

Междупланетния модул на МСЛ по време на тестове на Земята. На снимката модулът се намира в камерата за космически симулации, която може да симулира студената вакуумна среда в космоса. В горната част се виждат слънчевите панели на апарата (снимка на НАСА, август 2010 г.).

НАСА призовава за предложения за научното оборудване на марсохода през април 2004 г.[37] и общо осем предложения са избрани до 14 декември същата година.[37] Проектирането и тестването на компонентите започва към края на 2004 г. като тестването включва и монопропелантен двигател създаден от Аероджет.

Към ноември 2008 г. повечето софтуерни и хардуерни компоненти са завършини и тестването им продължава.[38] Към този момент преразхода на бюджета възлиза на около 400 млн. щ.д.[39] През следващия месец НАСА обявява, че изтегля изстрелването за края на 2011 г. заради недостатъчно време за тестове. [40][41][41]

Между 23 и 29 март 2009 г. след общесвтено гласуване са определени 9 финалисти за име на марсохода (Adventure, Amelia, Journey, Perception, Pursuit, Sunrise, Vision, Wonder, и Curiosity)[42] чрез анкета на уебсайта на НАСА.[43] На 27 май е обявено и името, което ще носи новия марсоход — „Curiosity“ („Кюриосити“, в превод на български език „Любопитство“). Името е предложено в конкурс за есета от Клара Ма, шестокласничка от Канзас.[43][44][45][46]


Любопитството е страстта, която ни движи във всекиднения живот. Ние станахме изследователи и учени с нашата нужда да задаваме въпроси и да се учудваме.

МСЛ е изстрелян с ракета-носител Атлас V от Кейп Канаверъл на 26 ноември 2012 г.[47] На 11 януари 2012 г. апаратът успешно прецизира траекторията си чрез поредица от 3-часови изстрелвания на двигателите си, с което съкращава времето за кацане на марсохода с 14 часа.

Кюриосити каца успешно в предвидената площадка в кратера Гейл в 05:17:57.3 UTC на 6 август 2012, [48][2][49] след което изпраща изображание чрез Хазкам за да се потвърди ориентацията на марсохода.[49] Заради разстоянието между Земята и Марс по време на кацането и заради ограничената скорост на радио сигналите, кацането не е потвърдено на Земята в следващите 14 минути.[49] Орбиталният апарат Марс Риконисънс Орбитър изпраща изображение на Кюриосити докато се спуска с парашут към планетата.

Шест от старшите членове на научния екип на мисията правят пресконференция няколко часа след кацането. Членовете от научния екип са Джон Грунсфелд, сътрудник и администартор в НАСА, Чарлс Елахи, Питър Тейсингър, Ричард Кук, Адам Щелтзнер, и Джон Гротзингър.[50]

Избиране на място за кацане[редактиране | edit source]

Планината Еолида се извисява в кратера Гейл.

Оценени са над 60 евентуални места за кацане и в края на юли 2011 г. е избран ударния кратер Гейл. Основната цел при избирането на място за кацане е идентифицирането на геологична среда или среди, които биха могли да поддържат микробиологичен живот. Научни екип е търсил място, което би спомогнало с широка разновидност на вероятни научни обекти. Предпочитано е било място с изобилие на морфологични и минераложки доказателства за наличие на вода в миналото.

Източници[редактиране | edit source]

  1. а б Beutel, Allard. NASA's Mars Science Laboratory Launch Rescheduled for Nov. 26. // NASA, November 19, 2011. Посетен на 10 септевмри 2012.
  2. а б MSL Sol 3 Update. // NASA Television, August 8, 2012. Посетен на 10 септевмри 2012.
  3. Overview. // JPL. NASA. Посетен на 11 декември 2013.
  4. Mars Exploration: Radioisotope Power and Heating for Mars Surface Exploration. // NASA/JPL, April 18, 2006. Посетен на 11 декември 2013.
  5. Watson, Traci. Troubles parallel ambitions in NASA Mars project. // USA Today. April 14, 2008. Посетен на 11 септември 2012.
  6. Mann, Adam. What NASA’s Next Mars Rover Will Discover. // June 25, 2012. Посетен на 11 септември.
  7. NASA Mars Rover Team Aims for Landing Closer to Prime Science Site. // NASA/JPL. Посетен на 11 септември 2012.
  8. Amos, Jonathan. Curiosity rover made near-perfect landing. // BBC, August 11, 2012. Посетен на 11 септевмри 2012.
  9. Agle, D. C.. 'Mount Sharp' On Mars Links Geology's Past and Future. // NASA, March 28, 2012. Посетен на 11 септември 2012.
  10. Staff. NASA's New Mars Rover Will Explore Towering 'Mount Sharp'. // Space.com, March 29, 2012. Посетен на 11 септевмри 2012.
  11. Mars Science Laboratory: Mission. // NASA/JPL. Посетен на 11 септември 2012.
  12. Leone, Dan. Mars Science Lab Needs $44M More To Fly, NASA Audit Finds. // Space News International, July 8, 2011. Посетен на 11 септември 2012.
  13. D. Leone - MSL Readings Could Improve Safety for Human Mars Missions - Space News
  14. NASA - MSL Objectives
  15. NASA - Curiosity, The Stunt Double (2012)
  16. Mars Science Laboratory Landing Press Kit. // NASA, July 2012. с. 6.
  17. "Mars Science Laboratory Telecommunications System Design- Article 14", „DESCANSO Design and Performance Summary Series“, Pasadena, California: Jet Propulsion Laboratory - NASA, November 2009, http://descanso.jpl.nasa.gov/DPSummary/Descanso14_MSL_Telecom.pdf, посетен 11 септевмри 2012 
  18. а б в г д Mars Science Laboratory: Mission: Rover: Brains. // NASA/JPL. Посетен на 11 септември 2012.
  19. Bajracharya, Max и др. Autonomy for Mars rovers: past, present, and future. // Computer 41 (12). December 2008. DOI:10.1109/MC.2008.9. с. 45.
  20. BAE Systems Computers to Manage Data Processing and Command For Upcoming Satellite Missions. // BAE Systems, June 17, 2008. Посетен на 11 сепетевмри 2012.
  21. Learn About Me: Curiosity Rover. // NASA/JPL. Посетен на 11 септември 2012.
  22. RAD750 radiation-hardened PowerPC microprocessor. // BAE Systems, July 1, 2008. Посетен на 11 септевмри 2012.
  23. RAD6000 Space Computers. // BAE Systems, June 23, 2008. Посетен на 11 септември 2012.
  24. Wind River’s VxWorks Powers Mars Science Laboratory Rover, Curiosity. // Virtual Strategy Magazine. 6 August 2012. Посетен на 11 септември 2012.
  25. NASA Curiosity Mars Rover Installing Smarts for Driving. // Посетен на 11 септевмри 2012.
  26. Wind River's VxWorks Powers Mars Science Laboratory Rover, Curiosity. // Посетен на 11 септевмри 2012.
  27. Impressive' Curiosity landing only 1.5 miles off, NASA says. // Посетен на 11 септевмри 2012.
  28. Amos, Jonathan. Gale Crater: Geological 'sweet shop' awaits Mars rover. // BBC News. 3 August 2012. Посетен на 12 септември 2012.
  29. а б в MSL Science Corner: Sample Analysis at Mars (SAM). // NASA/JPL. Посетен на 12 септември 2012.
  30. а б Overview of the SAM instrument suite
  31. а б NASA Ames Research Center, David Blake. MSL Science Corner - Chemistry & Mineralogy (CheMin). // 2011. Посетен на 12 септември 2012.
  32. а б в The MSL Project Science Office. Mars Science Laboratory Participating Scientists Program - Proposal Information Package. (PDF). // JPL - NASA. Washington University, December 14, 2010. Посетен на 12 септевмри 2012.
  33. Шаблон:Cite journaltitle = FIELD DEPLOYMENT OF A PORTABLE XRD/XRF INSTRUMENT ON MARS ANALOG TERRAIN
  34. Sample Analysis at Mars (SAM) Instrument Suite. // NASA, October 2008. Посетен на 12 септември 2012.
  35. Tenenbaum, D.. Making Sense of Mars Methane. // Astrobiology Magazine. 9 June 2008. Посетен на 12 септевмри 2012.
  36. NASA - RAD
  37. а б Stathopoulos, Vic. Mars Science Laboratory. // Aerospace Guide. October 2011. Посетен на 24 септември 2012.
  38. The Mast Cameras and Mars Descent Imager (MARDI) for the 2009 Mars Science Laboratory. // 36th Annual Lunar and Planetary Science Conference 36. 2005. с. 1214.
  39. The Mars Landing Approach: Getting Large Payloads to the Surface of the Red Planet. // Universe Today. Посетен на 24 септември 2012.
  40. Next NASA Mars Mission Rescheduled For 2011. // NASA/JPL, December 4, 2008. Посетен на 25 септември 2012.
  41. а б Mars Science Laboratory: the budgetary reasons behind its delay. // The Space Review. March 2, 2009. Посетен на 25 септември 2012.
  42. http://marsrovername.jpl.nasa.gov/SubmitVoteForm/index.cfm?CFID=1772436&CFTOKEN=96037829
  43. а б Name NASA's Next Mars Rover. // NASA/JPL, May 27, 2009. Посетен на 24 септември 2012.
  44. NASA Selects Student's Entry as New Mars Rover Name. // NASA/JPL, May 27, 2009. Посетен на 24 септевмри 2012.
  45. The winning essay
  46. Ma, Clara. [/ Name the Rover]. // NASA JPL.
  47. MSL cruise configuration
  48. NASA – Mars Science Laboratory, the Next Mars Rover
  49. а б в MSL Mission Updates. // Spaceflight101.com, 6 August 2012.
  50. NASA Television. Curiosity Rover Begins Mars Mission. // YouTube, August 6, 2012. Посетен на 25 септевмри 2012.


Външни препратки[редактиране | edit source]