Марс Сайънс Лаборътори

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Jump to navigation Jump to search
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]

Мисията[редактиране | редактиране на кода]

„Кюриосити“ 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 участъка на кацане. [11] НАСА очаква Кюриосити да функционира поне до тестовия лимит на съставните си части, който е четири години.

Мисията на „Кюриосити“ е част от Марс Експлорейшън програм, дългосрочна научна програма за изследване на Марс с безпилотни космически апарати, ръководена от Лабораторията за реактивно движение и Калифорнийския технологичен институт. Общата стойност 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 | редактиране на кода]

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 информация е важна за бъдещ пилотируем полет.[15]

Конструкция и спецификации на мисията[редактиране | редактиране на кода]

Космически апарат[редактиране | редактиране на кода]

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 съставена 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 прибори 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 | редактиране на кода]

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 екстремалната 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, използвани при марсоходите от Марс Ескплорейшън Роувърс (МЕР).[19]

Компютрите RCE използват процесори RAD750 (наследник на RAD6000 използвани при МЕР) работещи на 200MHz.[20][21] Централния процесор RAD750 има възможност да възпроизведе до 400 MIPS (милиони инструкции в секунда), докато RAD6000 възпроизвежда 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 информация 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 последователност, 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]

Научно оборудване[редактиране | редактиране на кода]

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 съдържание 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 аналитични лаборатории във вътрешността на марсохода.[28] [29][30]

  • ЧеМин: (CheMin) ЧеМин е съкращение от английските думи за химия и минералогия и представлява рентгенодифракционен и рентгенофлуоресцентен 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 допълнение 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 научен 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 | редактиране на кода]

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 завършени и тестването им продължава.[38] Към този момент преразходът 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 обществено 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 новият 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 всекидневния 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.

Шестима 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 | редактиране на кода]

Планината Еолида се извисява в кратера Гейл.

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

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  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 септември 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. FIELD DEPLOYMENT OF A PORTABLE XRD/XRF INSTRUMENT ON MARS ANALOG TERRAIN (PDF). // Посетен на 12 септевмри 2012. International Centre for Diffraction Data 2005
  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 | редактиране на кода]