Вот уже прошел новостной бум по поводу посадки марсохода на красную планету, мы уже подробнее вспомнили, . А хорошо ли вы знаете, что из себя представляет сам марсоход "Любопытство" (англ. Curiosity) ?

Давайте познакомимся с ним поближе.

26 ноября 2011 г. в 10:02 EST (15:02 UTC) со стартового комплекса SLC-41 Станции ВВС США «Мыс Канаверал» был выполнен пуск РН Atlas V №AV-028 с американской тяжелой межпланетной станцией Mars Science Laboratory (MSL). Целью экспедиции является исследование поверхности Марса с использованием марсохода Curiosity («Любопытство»).

Кликабельно 4000 рх

Проект MSL - это самая крупная американская миссия на Марс, являющаяся вершиной длительной и успешной программы исследования Красной планеты.

На пионерском этапе марсианской программы США провели съемку и зондирование планеты с трех пролетных (Mariner 4,6 и 7) и трех орбитальных (Mariner 9, Viking 1 и 2) аппаратов, а также исследование грунта Марса на наличие в нем признаков жизни в двух точках поверхности планеты (Viking 1 и 2, 1976 г.).

Современный этап начался запуском в сентябре 1992 г. большого орбитального аппарата Mars Observer с комплексом из шести научных приборов. К сожалению, КА был потерян в результате аварии двигательной установки в августе 1993 г. за несколько дней до выхода на орбиту спутника планеты.

Химическая камера, используется импульсный лазерный луч для испарения крошечной цели - минерального образца, полученные вспышки света могут быть проанализированы для выявления химических элементов. На фото главный исследователь Роджер Вине, Лос-Аламосской национальной лаборатории, (NASA / JPL-Caltech / LANL)

После этого было решено сделать ставку на малые КА, распределив между ними задачи погибшего «Обсервера» и дополняя их новыми исследованиями. Первым стал спутник Mars Global Surveyor, который был успешно выведен на рабочую орбиту в марте 1999 г. и продуктивно работал до ноября 2006 г., осуществляя обзорное и детальное фотографирование, высотную съемку с использованием лазерного альтиметра и картирование минерального состава поверхности Марса. Оставаясь вполне работоспособным через десять лет после старта, MGS был утрачен в результате ошибки при обновлении бортового программного обеспечения.

Этот тест для радиолокационной системы, которые будут использоваться в августе 2012 в момент спуска и посадки. Инженерный образец испытания радиолокационной системы на носу вертолета.

МИССИИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ МАРСА
Наименование	Дата запуска	Основные результаты	Стоимость, млн. $
Mars Observer	25.09.1992	Утрачен на подлете к Марсу	980
Mars Global Surveyor (MGS)	07.11.1996	Аэродинамическое торможение для перехода на рабочую орбиту. Съемка и зондирование поверхности и атмосферы Марса с орбиты в течение 9 лет (1997-2006). Составил трехмерную карту рельефа планеты, обнаружил залежи гидратированных минералов и овраги, промытые водой	219
Mars Pathfinder (MPF)	04.12.1996	Мягкая посадка на Марс. Съемка и исследование грунта с использованием аппаратуры посадочного аппарата и малого марсохода Sojourner	266
Mars Climate Orbiter (MCО)	11.12.1998	Сгорел в атмосфере Марса из-за навигационной ошибки	328
Mars Polar Lander (MPL)	03.01.1999	Утрачены при аварийной посадке на Марс в районе 76°ю.ш., 165°в.д.
Deep Space 1			3
Mars Odyssey	07.04.2001	Съемка и зондирование поверхности и атмосферы Марса с орбиты до настоящего времени." Открыл обширные зоны наличия подповерхностного льда	297
Mars Exploration Rover-A (Spirit)	10.06.2003	Марсоходы среднего класса. Съемка и исследование фунта Марса по маршруту движения. Spirit работал с января 2004 до марта 2010 г. Opportunity работает	830
Mars Exploration Rover-B (Opportunity)	08.07.2003	до настоящего времени к 1 декабря 2011 г. прошел 34 км. Обнаружены минералы, образовавшиеся в водной среде, изучены слоистые отложения
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)	12.08.2005	Высокодетальная съемка поверхности Марса с орбиты, изучение следов воды на его поверхности и выполнение атмосферной программы КА МСО	540
Phoenix	04.08.2007	Аналитическое исследование фунта в северной полярной зоне Марса в районе 68.22°с.ш. и 125.75°з.д. Обнаружил лед под слоем грунта на глубине около 5 см	386
Mars Science Laboratory	26.11.2011	Исследовательский марсоход тяжелого класса - мобильная долговременная автоматическая научная лаборатория	2476
MAVEN	31.10.2013	Детальное исследование эволюции атмосферы Марса, истории ее климата и возможной обитаемости	655

Кратер Gale (кратер Гейла) будущее место посадки марсохода Curiosity. В августе 2012 года ровер сядет в северной части кратера. Кратер достигает 154 км в диаметре, в его центре гора в высоту 5 км. Место посадки очерчено элипсом (20х25 км). Поверхность кратера в районе посадки указывает на воздейстаие воды.(NASA / JPL-Caltech / ASU)

Кожух посадочного модуля (NASA / Jim Гроссман)

Тепловизор крепится на руке марсохода НАСА в Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, 4 апреля 2011 года. (AP Photo / Damian Dovarganes)

К началу 2002 г. было решено, что целесообразно делать долгоживущую мобильную лабораторию с питанием от радиоизотопного генератора, а это потребовало отсрочить запуск до сентября 2009 г. Одновременно сменилось имя проекта: сокращение осталось прежним - MSL, а вот расшифровка стала иной - Mars Science Laboratory, то есть марсианская научная лаборатория. Именно ей предстояло открывать новый цикл изучения Марса в 2009-2020 гг., программу которого готовила так называемая «группа синтеза» из ученых NASA и университетов США с учетом рекомендаций Национального исследовательского совета Национальной академии наук США.

В феврале 2003 г. «группа синтеза» сформулировала четыре возможные стратегии научных поисков на Марсе, каждой из которых соответствовали цели MSL и районы ее работы: поиск следов прошлой жизни, изучение районов гидротермальных проявлений, поиск сегодняшней жизни и изучение эволюции планеты. Для оценки научных задач первой экспедиции в каждом из вариантов была сформирована «группа научной интеграции» во главе с Дэниелом МакКлизом (Daniel J. McClease) из JPL и Джеком Фармером (Jack D. Farmer) из Университета штата Аризона.

В августе 2005 г. начался этап реализации проекта, то есть детального проектирования, изготовления и испытаний КА. Основные компоненты посадочного аппарата разрабатывались Лабораторией реактивного движения JPL, а создание системы, обеспечивающей его вход в атмосферу Марса и безопасное торможение в ней, в марте 2006 г. было поручено компании Lockheed Martin Space System. Общая стоимость MSL была оценена тогда в 1327 млн $.

Сейчас общая стоимость проекта оценивается в 2476 млн $ - почти вдвое больше, чем пять лет назад. Около 1.8 млрд из общей суммы приходится на разработку КА и научной аппаратуры, остальное - на запуск и управление. Очередная, казалось бы, миссия к Марсу, обошлась почти во столько же, что и все девять пусков между 1992 и 2011 г., и достигла уровня уникальных проектов флагманского класса. И, увы, нельзя не сравнить ее стоимость с расходами на отечественный проект аналогичного уровня сложности «Фобос-Грунт», официально исчисленными в 5 млрд руб - в пятнадцать раз меньше, чем у американцев!

MSL и в самом деле превосходит всех своих предшественников, и не только по сложности, но и просто по отправляемой к Марсу массе. Если Mars Observer «потянул» на 2487 кг, а масса MRO составила 2180 кг, то стартовая масса нового марсианского аппарата равна 3839 кг. Комплекс MSL делится натри основные части:
- перелетная ступень, обеспечивающая полет по траектории от Земли к Марсу, включая коррекции этой траектории, общей массой 539 кг;
- система обеспечения входа в атмосферу, торможения и посадки массой 2401 кг;
- ровер массой 899 кг.

Максимальный диаметр КА (диаметр лобового экрана для торможения в атмосфере Марса) составляет 4.50 м, длина изделия - 2.95 м.

Перелетная ступень выполнена в виде цилиндрического «бублика» диаметром 4.50 м и высотой около 0.90 м с фиксированной солнечной батареей на нижней его части и десятью радиаторами жидкостной системы терморегулирования по периметру. В течение всего полета до Марса она управляется бортовым компьютером ровера, будучи соединена с ним через интерфейсный блок на хвостовом экране десантной части и системы посадочной ступени. Питание ступени осуществляется от шести панелей СБ общей площадью 12.8 м 2 , выдающих 1080 Вт у Марса при наихудшей возможной ориентации, а при необходимости - и от радиоизотопного генератора марсохода. Ступень оснащена звездным датчиком и двумя блоками солнечных датчиков для определения текущей ориентации. На ней имеется два блока по четыре гидразиновых ЖРД MR-111C тягой по 1.1 кгс, обеспечивающих закрутку КА и коррекции траектории перелета. Топливо хранится в двух титановых сферических баках диаметром по 48 см. На перелетной ступени установлена антенна среднего усиления MGA, с помощью которой большую часть полета осуществляется связь с Землей.

Десантный комплекс можно разделить на лобовой экран, хвостовой обтекатель, находящуюся внутри них посадочную ступень и собственно полезный груз - ровер. Все его системы также управляются компьютером марсохода.

Лобовой экран в виде тупого конуса - наибольший из всех подобных изделий для межпланетных аппаратов. Lockheed Martin делала его с учетом опыта по экрану спускаемого аппарата пилотируемого корабля Orion. Композитная конструкция воспринимает механические нагрузки, достигающие 50 тонн, а теплозащиту обеспечивает фенольно-углеродное абляционное покрытие PICA, разработанное Центром Эймса и впервые использованное на возвращаемой капсуле КА Stardust.

На фото Передний лобовой экран и хвостовой обтекатель, именно они будут защищать марсоход при спуске в атмосфере МарсаЫ. Космический центр им. Кеннеди, Флорида.

Биконический хвостовой обтекатель покрыт пробочно-силиконовой теплозащитой типа SLA-561V. На нем смонтированы восемь двигателей управления спуском MR-107U тягой по 30.8 кгс, сбрасываемые балансировочные грузы, парашютная система и три антенны - для связи с Землей в Х-диапазоне и со спутниками Марса на УКВ.

Посадочная ступень MSL, в отличие от всех своих предшественников, несет полезный груз не на себе, а под собой: марсоход крепится к ней пироболтами. Ступень оснащена восемью посадочными двигателями MLE (Mars Landing Engine) - по два на четырех углах платформы. Эти ЖРД регулируемой тяги (до 336 кгс) типа MR-80B работают на гидразине, запас которого - 387 кг - хранится в трех сферических баках. Посадочный радиолокатор с шестью дисковидными антеннами измеряет ориентацию, горизонтальную и вертикальную скорость. Посадочная ступень оснащена приемопередатчиком, усилителем и антеннами X- и УКВ-диапазона.

Ровер Curiosity («Любопытство») получил свое имя в мае 2009 г. по результатам всеамериканского конкурса, который выиграла 12-летняя Клара Ма из городка Ленекса в штате Канзас. Его часто сравнивают с небольшим автомобилем. Действительно, длина ровера без учета манипулятора достигает 3.00 м, ширина - 2.77 м, а высота с мачтой с телекамерами - 2.13 м. Система движения построена сходно с марсоходами MER и имеет в своем составе шесть ведущих колес диаметром 0.51 м с грунтозацепами, причем четыре из них - ориентируемые. Максимальная скорость Curiosity - 4 см/с.

Манипулятор с пятью степенями свободы несет турель массой 33 кг с двумя научными приборами и тремя инструментами для копки грунта, фрезерования камней и дробления образцов.

Ровер питается от расположенного в хвостовой части радиоизотопного генератора типа MMRTG (диаметр 64 см, длина 66 см, масса 45 кг), имеющего в своем составе 4.8 кг радиоактивного изотопа плутония-238. Выделяемое при его распаде тепло преобразуется в электрическую энергию - 110 Вт, или около 2700 Вт-ч за сутки. Минимальный ресурс генератора - 14 лет. Два литий-ионных аккумулятора емкостью по 42 А-ч позволяют накапливать энергию и отдавать ее в те периоды, когда энергопотребление ровера выше средней мощности MMRTG.

Два дублированных бортовых компьютера Curiosity построены на процессоре RAD 750 с тактовой частотой 200 МГц, имеют постоянное запоминающее устройство емкостью 256 кбайт, оперативную память 256 Мбайт и 2 Гбайт флэш-памяти. Для планирования движения и обнаружения опасностей ровер оснащен в общей сложности 12 техническими камерами, в том числе двумя парами навигационных камер NavCam с полем зрения 45° и «картинкой» размером 1024x1024 элемента, а также четырьмя стереопарами контрольных камер HazCam с объективом типа «рыбий глаз» и полем зрения 124°. Эти камеры поровну распределены между двумя компьютерами.

Радиообмен с Землей идет непосредственно через 15-ваттный передатчик и две антенны Х-диапазона (в том числе остронаправленную диаметром 0.3 м) либо через орбитальные ретрансляторы по «местной» УКВ-линии. В первом случае пропускная способность не превышает нескольких килобит в секунду, во втором достигает 0.25 Мбит/с через Mars Odyssey и 2 Мбит/с через MRO. Всего за сутки MSL сможет передавать примерно по 250 Мбит данных.

На верхней панели корпуса ровера закреплены два памятных чипа: один с 1.24 млн имен, присланных в JPL по электронной почте в рамках кампании «Отправь свое имя к Марсу», и второй - с 20000 отсканированными именами людей, увидевших его в JPL и Космическом центре имени Кеннеди.

Основная цель проекта сформулирована так: исследование и описание конкретного района Марса и проверка наличия там в прошлом или настоящем природных условий, благоприятных для существования жизни (вода, энергия, химические ингридиенты). Можно сказать и так: к старому лозунгу марсианских исследований «ищи воду» MSL добавляет новый - «ищи углерод». Биологический потенциал зоны посадки предстоит определить исходя из наличия и количества органических соединений и тех химических элементов, которые являются основой жизни (С, Н, N, О, Р и S), а также путем поиска ее внешних проявлений. Параллельными задачами является описание геологии и геохимии района посадки на всех возможных пространственных масштабах, изучение планетарных процессов, которые могли иметь отношение к жизни в прошлом, а также исследование радиационной обстановки.

Не входят в программу работ поиски самой жизни - ни в виде микроорганизмов, ни путем регистрации биохимических процессов, как пытались сделать в 1976 г. на «Викингах». Однако если MSL докажет потенциальную пригодность исследуемого района для жизни, в дальнейшем могут быть предприняты экспедиции для биологических исследований на месте или для доставки образцов грунта на Землю.

Для решения поставленных задач марсоход Curiosity оснащен комплексом из 10 научных приборов суммарной массой 75 кг, которые подразделяются на обзорные инструменты (размещенные на мачте на высоте около 2 м над грунтом планеты), контактные (выносимые к объекту исследования с помощью манипулятора) и аналитические (для анализа образцов грунта и атмосферы Марса). В эту классификацию не входят десантная камера, работающая на этапе спуска, и приборы радиационного контроля и метеонаблюдений. Кроме того, на лобовом экране спускаемого аппарата установлены датчики для регистрации условий гиперзвукового входа и полета в атмосфере.

Отметим, что ныне работающий на Марсе ровер Opportunity имеет комплект научной аппаратуры общей массой всего 5 кг и масса одного лишь анализатора SAM на борту Curiosity составляет 40 кг.

Камера MastCam в первоначальном варианте проекта была задумана как цифровая стереокамера с двумя объективами, оси которых находятся на высоте 1.97 м над грунтом и разнесены на 24.5 см по горизонтали. Каждый из них должен был иметь переменное фокусное расстояние в пределах от 6.5 до 100 мм, что позволяло вести стереосъемку при любом уровне «зума». Однако в сентябре 2007 г. NASA распорядилось изменить проект в пользу двух камер с фиксированным фокусным расстоянием -100 мм на правом «глазу» и 34 мм на левом. В начале 2010 г., когда они были уже изготовлены, агентство согласилось оплатить компании MSSS первоначальные камеры с зумом с тем условием, что они будут поставлены на борт в случае своевременного изготовления и соответствия заявленным характеристикам. Однако в итоге Curiosity так и остался «разноглазым».

Итак, левая обзорная камера М-34 с фокусным расстоянием 34 мм и светосилой 1:8 имеет поле зрения 15° по вертикали и 18° по горизонтали. Правая камера М-100 с фокусным расстоянием 100 мм и светосилой 1:10 имеет поле зрения 5x6°. Ее разрешение составляет около 7.5 см на дальности 1 км и 0.15 мм на расстоянии 2 м, что позволит использовать М-100 для поиска интересных объектов для исследования. Обе камеры могут фокусироваться на объектах на расстоянии от 1.8 м до бесконечности.

В конструкции обеих камер применен встроенный байеровский фильтр, позволяющий одновременно фиксировать красный, зеленый и синий компонент изображения на приемной матрице фирмы Kodak размером 1600x1200 элементов. Этот режим применяется совместно с широкополосным сменным фильтром; помимо него имеется еще семь фильтров, из которых три (440,525 и 1035 нм) общие для обеих камер, а четыре индивидуальны для каждой из них.

Российская аппаратура , установленная на американском марсоходе Curiosity, работает в штатном режиме, сообщил научный сотрудник Института космических исследований РАН (ИКИ) Максим Литвак, находясь в Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии. Его слова передает РИА «Новости».

Работоспособность нейтронного детектора (ДАН - детектор альбедных нейтронов), разработанного в ИКИ, уже проверили. Первое включение было короткое, потом он также будет включаться и выключаться в соответствии с графиком работы. Российский прибор стал одним из двух «иностранцев» из десяти научных инструментов, установленных на Curiosity. Испанцы для него разработали метеостанцию REMS.

ДАН способен определить на планете содержание водорода, а значит и воды, а также гидратированных минералов. Зоны с большой концентрацией этих веществ наиболее интересны ученым.

Принцип работы нейтронного детектора заключается в том, что он облучает поверхность планеты нейтронами высоких энергий, затем по свойству потока вторичных нейтронов и определяет содержание тех или иных веществ. Он сможет «почувствовать» присутствие воды в грунте, даже если ее содержание там будет минимальным. Примечательно, что специалисты НАСА выбрали для посадки марсохода район, где так мало льда. Это сделано для того, чтобы не заразить Марс земными микроорганизмами.

Такая технология уже была опробована ранее на двух приборах, разработанных в ИКИ. Устройство ХЕНД уже более 10 лет работает на марсианской орбите, на борту зонда «Марс-Одиссей». С помощью него ученые установили, что в высоких широтах планеты присутствует толстый слой льда. А детектор ЛЕНД на борту зонда LRO нашел лед в кратерах у лунных полюсов.

Импульсный нейтронный генератор ДАН-ИНГ, изготовленный во ВНИИ автоматики имени Н.Л.Духова на базе промышленного импульсного генератора, способен выдать примерно 107 импульсов с частотой до 10 раз в секунду по 10 млн частиц в импульсе. Регистрирующий блок ДАН-ДЭ создан в лаборатории космической гамма-спектроскопим И. Г. Митрофанова в ИКИ. В разработке и создании комплекса аппаратуры участвовали также Институт машиноведения имени А.А. Благонравова РАН и Объединенный институт ядерных исследований (Дубна).

ДАН будет проводить измерения вдоль трассы движения марсохода во время длительных стоянок и остановок, чтобы оперативно оценивать содержание воды и гидратированных соединений в грунте. При обнаружении участков с повышенным содержанием воды будут проводиться детальные исследования грунта другими приборами.

М-34 может снять цветную круговую панораму до высоты 60° из 150 кадров примерно за 25 минут. Предусмотрен также режим видеосъемки с шириной кадра 720 пикселов и скоростью 4-7 кадров в секунду, в зависимости от экспозиции. Каждая камера имеет флэш-память объемом 8 Гбайт и собственный блок обработки и сжатия изображений, функционирующий независимо от основного компьютера марсохода. Блоки электроники MastCam и еще двух камер MARDI и MAHLI, также разработанных MSSS, аналогичны.

Новым и очень интересным инструментом MSL является анализатор элементного состава пород ChemCam, расположенный на мачте рядом с камерами. Основная задача ChemCam - выбор среди окружающих ровер пород наиболее интересных для химического анализа. Прибор имеет в своем составе инфракрасный лазер, способный сконцентрировать на определенной точке образца достаточную мощность для испарения его верхнего слоя, и спектрометр для регистрации спектра образовавшейся плазмы. Лазерный импульс продолжительностью 5 нс и мощностью более 1 МВт излучается через телескопическую систему с апертурой 110 мм, которая также служит для приема ответного сигнала и для контрольной съемки образца на матрицу размером 1024x1024.

Излучение испаренного вещества по шестиметровому оптоволоконному кабелю передается на три спектрометра, размещенные в корпусе марсохода, где разлагается на 6144 спектральных канала в диапазоне от 240 до 850 нм. Спектры позволяют определить элементный состав образца, и в первую очередь количество натрия, магния, алюминия, кремния, кальция, калия, титана, марганца, железа, водорода, кислорода, бериллия, лития, стронция, серы, азота и фосфора. Многократная «стрельба» по одной и той же точке улучшает надежность их определения, а также позволяет удалить слой пыли или ржавчины и вести измерения по нижележащему веществу. ChemCam способен оперативно определять содержание в образце кислорода и водорода и однозначно выявлять воду.

Партнером Лос-Аламосской лаборатории в создании ChemCam является французский Институт исследований в области астрофизики и планетологии в Тулузе, поставивший лазер и телескоп. В Лос-Аламосе были изготовлены спектрометры и

Тестирование парашюта.

Спектрометр имеет радиоактивный источник с 0.7 г альфа- и гамма-активного изотопа кюрия 244 Си в составе измерительной головки и блок регистрации «ответного» рентгеновского излучения в корпусе ровера. Этот изотоп имеет период полураспада 18.1 года, а это значит, что быстродействие и чувствительность прибора будут практически неизменными в течение всего срока работы ровера. Детектор APXS размещается на высоте всего 20 мм над объектом, благодаря чему время измерений сокращается втрое.

Прибор определяет содержание элементов в диапазоне от натрия до стронция, включая такие породообразующие компоненты, как натрий, магний, алюминий, кремний, кальций, железо и сера. Высокая чувствительность к сере, хлору и брому позволит ему уверенно определять залежи солей. В режиме «быстрого просмотра», за 10 минут, он может определить элементы с концентрацией до 0.5%, а за трехчасовой сеанс измерений - малые составляющие в количестве до 0.01%. Твердотельный электрический холодильник позволяет использовать детектор не только ночью, как на марсоходах 2003 года, но и днем.

Микроскопическая камера МАНИ предназначена для получения детальных изображений исследуемых образцов и участков грунта. От своего предшественника на роверах MER она отличается цветным «зрением», подсветкой и наличием автофокуса. Разрешение МАНИ при съемке с предельно малого расстояния 21 мм составляет 14 мкм в поле зрения 22x17 мм. Камера оснащена двумя белыми светодиодами для съемки ночью и в тени и двумя светодиодами, излучающими в ультрафиолете (365 нм), для флуоресцирующих материалов. Изображение принимается на матрицу 1600x1200 пикселов.

Рентгеновский диффракционный анализатор CheMin позволяет изучать структуру и состав кристаллических образцов. Масса прибора - 10 кг, объем - примерно 25x25x25 см. Он смонтирован в корпусе ровера и имеет на верхней поверхности воронку со сдвигаемой крышкой для загрузки образцов. Это может быть либо песок, либо порода, предварительно измельченная и просеянная через сито с ячейкой 0.15 мм. Приемное устройство разделено на 32 сектора, в пяти из которых заложены на Земле контрольные образцы, а остальные 27 могут быть использованы, причем многократно, для анализа марсианских пород. На одно измерение требуется примерно 10 часов облучения образца кобальтовым источником. CheMin определяет элементы с атомным номером от 11 (натрий) и выше и минералы, составляющие по крайней мере 3% изучаемого образца. Он также способен определить некристаллические ингредиенты, такие как вулканическое стекло.

Аппаратура SAM, самая сложная и тяжелая на борту MSL, предназначена для поиска органических соединений в количестве до одной части на миллиард и для измерения соотношений изотопов отдельных элементов (в частности, 12 С/ 13 С и 18 O/ 16 O). Исследоваться будут как составляющие атмосферы, так и газы, выделяющиеся из образцов грунта под действием химических агентов и нагрева. Измельченный грунт поступает в прибор через две приемные воронки. Система подачи образцов манипулирует 74 кюветами объемом по 0.78 см 3 , из которых шесть содержат контрольные образцы, девять предназначены для химической обработки, а 59 -из кварцевого стекла - для возгонки. Две «печки» способны нагревать образцы до 1000°С, потребляя при этом всего 40 Вт. Микроклапаны (в количестве 52) обеспечивают перемещение газовых порций, а два вакуумных насоса создают рабочие условия для измерительных устройств.

В составе SAM имеется три аналитических прибора, размещенных в корпусе марсохода. Масс-спектрометр определяет ионизированные газы по молекулярному весу и заряду. Он рассчитан на регистрацию важнейших составляющих живой материи - азота, фосфора, серы, кислорода, водорода и углерода. Лазерный спектрометр использует явление абсорбции света на конкретных длинах волн для определения концентраций метана, углекислого газа и водяного пара и выявления их изотопных вариантов. (Соотношения между изотопами расскажут историю потери Марсом своей атмосферы и климата на планете.) Наконец, газовый хроматограф, созданный французскими специалистами, разделяет газовую смесь и выявляет органические соединения с помощью капиллярной колонки, а затем направляет фракции в масс-спектрометр для более точного определения.

Десантная камера MARDI предназначена для цветной видеосъемки на этапе спуска и приземления с целью привязки района посадки, получения контекстной геологической информации и планирования начального этапа движения ровера. Во время работы на поверхности с ее помощью можно будет снимать грунт непосредственно под днищем марсохода с разрешением до 1.5 мм. MARDI снимает в поле зрения 70x55° на матрицу 1600x1200 пикселов при частоте кадров до 4 в секунду.

Радиационный комплекс RAD представляет собой телескоп с детекторами заряженных частиц, нейтронов и гамма-лучей, приходящих как из атмосферы, так и со стороны поверхности планеты. Измерения уровней солнечного и галактического излучения - по 15 минут в течение каждого часа - позволят сделать выводы о пригодности района работы Curiosity для жизни в настоящее время и в прошлом и, что еще более важно, получить количественные оценки радиационных доз по трассе перелета и на поверхности Марса и необходимого уровня защиты для проектов пилотируемых экспедиционных комплексов. Создание RAD было профинансировано Директоратом исследовательских систем NASA и Германским аэрокосмическим центром.

Испанский метеорологический комплекс REMS включает датчики скорости и направления ветра, атмосферного давления, температуры и влажности, а также инфракрасный датчик температуры грунта и прибор для измерения ультрафиолетового излучения Солнца в шести спектральных полосах. Данные REMS предполагается снимать ежечасно в течение пяти минут.

Научным руководителем всего проекта MSL является Джон Гротцингер (John Grotzinger) из Калифорнийского технологического института.

Кликабельно 6000 рх

Curiosity уже получил 360-градусную панораму Марса. Конечно, панорама не целостная, а состоит из 130 изображений разрешением 144 на 144 пикселя

Автопортрет «Кьюриосити»

Марсианская научная лаборатория (МНЛ) (Mars Science Laboratory , сокр. MSL ), «Марс сайенс лэборатори» - миссия НАСА , в ходе выполнения которой на был успешно доставлен и эксплуатируется третьего поколения «Кьюриосити» (Curiosity , - любопытство, любознательность ). Марсоход представляет собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее предыдущих марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити». Аппарат должен будет за несколько месяцев пройти от 5 до20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Для выполнения контролируемой и более точной посадки использовались вспомогательные ракетные двигатели.

Запуск «Кьюриосити» к Марсу состоялся 26 ноября 2011 года, мягкая посадка на поверхность Марса - 6 августа 2012 года. Предполагаемый срок службы на Марсе - один марсианский год (686 земных суток).

MSL - часть долговременной программы НАСА по исследованию Марса роботизированными зондами Mars Exploration Program. В проекте, помимо НАСА, участвуют также Калифорнийский технологический институт и Лаборатория реактивного движения. Руководитель проекта - Дуг Маккистион (Doug McCuistion), сотрудник НАСА из отдела изучения других планет.Полная стоимость проекта MSL составляет примерно 2,5 миллиарда долларов.

Специалисты американского космического агентства НАСА решили отправить марсоход в кратер Гейла. В огромной воронке хорошо просматриваются глубинные слои марсианского грунта, раскрывающие геологическую историю красной планеты.

Название «Кьюриосити» было выбрано в 2009 году среди вариантов, предложенных школьниками, путём голосования в сети Интернет. Среди других вариантов были Adventure («Приключение»), Amelia , Journey («Путешествие»),Perception («Восприятие»), Pursuit («Стремление»), Sunrise («Восход»), Vision («Ви́дение»), Wonder («Чудо»).

История

Космический аппарат в собранном виде.

В апреле 2004 года НАСА начало отбор предложений по оснащению нового марсохода научным оборудованием, и 14 декабря 2004 года было принято решение об отборе восьми предложений. В конце того же года началась разработка и испытания составных частей системы, включая разработку однокомпонентного двигателя производства компании Aerojet, который способен выдавать тягу в диапазоне от 15 до 100 % от максимальной при постоянном давлении наддува.

Создание всех компонентов марсохода было завершено к ноябрю 2008 года, причём большая часть инструментов и программного обеспечения MSL продолжало испытываться. Перерасход бюджета миссии составил около 400 миллионов долларов. В следующем месяце НАСА отложило запуск MSL на конец 2011 года из-за недостатка времени для испытаний.

С 23 по 29 марта 2009 года на сайте НАСА проводилось голосование по выбору названия для марсохода, на выбор было дано 9 слов. 27 мая 2009 года победителем было объявлено слово «Кьюриосити». Оно было предложено шестиклассницей из Канзаса Кларой Ма.

Марсоход был запущен ракетой “Атлас-5” с мыса Канаверал 26 ноября 2011 года. 11 января 2012 года был проведён специальный манёвр, который эксперты называют «самым важным» для марсохода. В результате совершённого манёвра аппарат взял курс, который привёл его в оптимальную точку для десантирования на поверхность Марса.

28 июля 2012 года была проведена четвёртая небольшая коррекция траектории, двигатели включили всего на шесть секунд. Операция прошла настолько успешно, что финальная коррекция, изначально намеченная на 3 августа, не потребовалась.

Посадка произошла успешно 6 августа 2012 года, в 05:17 UTC. Радиосигнал, сообщающий об успешной посадке марсохода на поверхность Марса, достиг в 05:32 UTC.

Задачи и цели миссии

29 июня 2010 года инженеры из Лаборатории Реактивного Движения собрали «Кьюриосити» в большом чистом помещении, в рамках подготовки к запуску марсохода в конце 2011 года.

MSL имеет четыре основных цели:

• установить, существовали ли когда-либо условия, подходящие для существования жизни на Марсе;
• получить подробные сведения о климате Марса;
• получить подробные сведения о геологии Марса;
• провести подготовку к высадке человека на Марсе.

Для достижения этих целей перед MSL поставлено шесть основных задач:

• определить минералогический состав марсианских почв и припочвенных геологических материалов;
• попытаться обнаружить следы возможного протекания биологических процессов - по элементам, являющимся основой жизни, какой она известна землянам: (углерод, водород, азот, кислород, фосфор, серу);
• установить процессы, в которых формировались марсианские камни и почвы;
• оценить процесс эволюции марсианской атмосферы в долгосрочном периоде;
• определить текущее состояние, распределение и круговорот воды и углекислого газа;
• установить спектр радиоактивного излучения поверхности Марса.

Также в рамках исследований измерялось воздействие космической радиации на компоненты во время перелёта к Марсу. Эти данные помогут оценить уровни радиации, ожидающие людей в пилотируемой экспедиции на Марс.

Состав

Перелётный модуль		Модуль управляет траекторией Mars Science Laboratory во время полёта с Земли на Марс. Также включает в себя компоненты для поддержки связи во время полёта и регулирования температуры. Перед входом в атмосферу Марса происходит разделение перелетного модуля и спускаемого аппарата.
Тыльная часть капсулы		Капсула необходима для спуска через атмосферу. Она защищает марсоход от влияния космического пространства и перегрузок во время входа в атмосферу Марса. В тыльной части находится контейнер для парашюта. Рядом с контейнером установлено несколько антенн связи.
«Небесный кран»		После того, как теплозащитный экран и тыльная часть капсула выполнят свою задачу, они расстыковываются, тем самым освобождая путь для спуска аппарата и позволяя радару определить место посадки. После расстыковки кран обеспечивает точный и плавный спуск марсохода на поверхность Марса, который достигается за счёт использования реактивных двигателей и контролируется с помощью радиолокатора на марсоходе.
Марсоход «Кьюриосити»		Марсоход под названием «Кьюриосити», содержит все научные приборы, а также важные системы связи и энергоснабжения. Во время полёта шасси складывается для экономии места.
Лобовая часть капсулы с теплозащитным экраном		Теплозащитный экран защищает марсоход от крайне высокой температуры, воздействующей на спускаемый аппарат при торможении в атмосфере Марса.

Спускаемый аппарат

Масса спускаемого аппарата (изображён в сборе с перелётным модулем) составляет 3,3 тонны. Спускаемый аппарат служит для контролируемого безопасного снижения марсохода при торможении в марсианской атмосфере и мягкой посадки марсохода на поверхность.

Технология полёта и посадки

Перелётный модуль готов к испытанию. Обратите внимание на часть капсулы снизу, в этой части находится радиолокатор, а на самом верху - солнечные батареи.

Траекторию движения Mars Science Laboratory от Земли до Марса контролировал перелётный модуль, соединённый с капсулой. Силовым элементом конструкции перелётного модуля была кольцевая ферма диаметром 4 метра, из алюминиевого сплава, укреплённая несколькими стабилизирующими стойками. На поверхности перелётного модуля были установлены 12 панелей , подключённых к системе энергоснабжения. К концу полёта, перед входом капсулы в атмосферу Марса, они вырабатывали около 1 кВт электрической энергии с КПД порядка 28,5 %. Для проведения энергоемких операций были предусмотрены литий-ионные аккумуляторы. Кроме того, система электропитания перелётного модуля, батареи спускаемого модуля и энергосистема «Кьюриосити» имели взаимные соединения, что позволяло перенаправить потоки энергии в случае возникновения неисправностей.

Ориентация космического аппарата в пространстве определялась при помощи звёздного датчика и одного из двух солнечных датчиков. Звёздный датчик наблюдал за несколькими выбранными для навигации звёздами; солнечный датчик использовал в качестве опорной точки . Эта система была спроектирована с резервированием для повышения надёжности миссии. Для коррекции траектории применялись 8 двигателей, работающих на гидразине, запас которого содержался в двух сферических титановых баках.

Это аппарат, как правило, подвижный, предназначенный для изучения поверхности и особенностей Марса. Марс - ближайшая к Земле планета Солнечной системы и больше остальных похожая на Землю в далеком прошлом. На данный момент на Марсе работает марсоход Кьюриосити, в числе основных целей которого - выяснить, была ли на Марсе жизнь в далеком прошлом и могла ли она там существовать в принципе? Марс является одним из наиболее подходящих кандидатов на терраформирование и к 2020 году NASA планирует запустить еще один марсоход, который предоставит ученым еще больше данных о Красной планете.

12.04.2019, Рамис Ганиев 2

Марсоход « » бороздит просторы Красной планеты с 2012 года, и за это время помог космическому агентству NASA сделать множество научных открытий. Уже спустя 100 дней с начала миссии аппарат доказал, что планета состоит из двух частей, причем нижняя часть может иметь достаточно большую концентрацию воды. Совсем недавно, 6 апреля, он пробурил дыру в небольшом глиняном участке и взял образцы грунта для поиска минеральных частиц. Космическое агенство рассказало как все это было, и поделилось фотографией.

Одноклассники

Марсианская научная лаборатория (MSL), и ее главный инструмент — марсоход «Кьюриосити» — самая амбициозная миссия на , которую осуществило NASA. Марсоход опустился на поверхность Марса в 2012 году чтобы выяснить, подходит ли эта планета для жизни. Другая его цель — узнать как можно больше об окружающей среде Красной планеты.

В марте 2018 года «Кьюриосити» отпраздновал юбилей — 2000 марсианских дней он пробыл на Красной планете, постепенно продвигаясь из Кратера Гейл к горе Эолис (в разговорной речи используется название гора Шарп), изучая в процессе геологические свойства Марса. По пути марсоход обнаружил обширные свидетельства существования в прошлом на поверхности Марса жидкой воды, а также признаки глобальных геологических изменений.

Космический внедорожник

Одна из особенностей, которая отличает «Кьюриосити» от его собратьев, — его размер. Марсоход имеет габариты небольшого внедорожника. Это 3 метра 28 сантиметров в длину и около 2.1 метра в высоту. Вес «Curiosity» составляет около 900 килограммов. Колеса имеют диаметр 50,8 см.

Инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА разработали марсоход, способный преодолевать препятствия высотой до 65 см и расстояния около 200 м. в день. Питание аппарата осуществляется от радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), который производит электричество из тепла, выделяемого при радиоактивном распаде плутония-238.

Цели миссии

По утверждению НАСА, «Кьюриосити» имеет четыре основные научные цели :

• Определить, существовала ли в прошлом жизнь на Марсе.
• Охарактеризовать климат Марса.
• Охарактеризовать геологию Марса.
• Подготовиться к посещению Марса человеком.

Эти цели тесно взаимосвязаны. Например, понимание нынешнего климата Марса также поможет определить, смогут ли люди безопасно исследовать его поверхность. Изучение геологии Марса поможет ученым лучше понять, была ли область вблизи места посадки «Кьюриосити» в прошлом пригодной для жизни. Чтобы лучше справиться с этими глобальными целями, НАСА разбило научные задачи на восемь меньших целей: от изучения биологии до геологии планетарных процессов.

Для решения поставленных задач «Кьюриосити» располагает набором специальных инструментов.

Они включают в себя:

• • • Камеры, которые могут фотографировать пейзаж или минералы крупным планом: мачтовая камера (Mastcam), Mars Hand Lens Imager (MAHLI) и Mars Descent Imager (MARDI).
    • Спектрометры, способные охарактеризовать состав минералов на поверхности Красной планеты: рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS), комплекс химия и камера (ChemCam), химический и минералогический рентгеновский дифрактометр/рентгеновский флуоресцентный прибор (CheMin) и прибор для анализа проб в наборе инструментов Mars (SAM).
    • Радиационные детекторы, которые помогут выяснить, как много радиации попадает на поверхность Марса. Это поможет ученым понять, смогут ли люди работать на поверхности планеты — и могли ли микробы там выжить. Включают в себя детектор радиационной оценки (RAD) и детектор нейтронов (DAN).
    • Датчики окружающей среды, необходимые, чтобы наблюдать за погодой — станция мониторинга окружающей среды Rover (REMS).
    • Атмосферный датчик, который в основном использовался при посадке.

  Рискованная посадка

  Марсоход, запущенный с мыса Канаверал, штат Флорида, 26 ноября 2011 года, прибыл на Марс 6 августа 2012 года после рискованной и сложной посадки, которую НАСА окрестило «Семь минут террора». Из-за серьезного веса «Кьюриосити» НАСА пришло к выводу, что предыдущий метод, использовавшийся для посадки марсохода на Красную планету, вероятно, не сработает. Вместо этого аппарат прошел через чрезвычайно сложную последовательность маневров, прежде чем оказался на поверхности.

  После входа в атмосферу Марса и окончание «огненной» фазы посадки, был выпущен сверхзвуковой парашют, необходимый для замедления скорости космического аппарата. Представители НАСА заявили, что парашют должен был выдерживать усилие в 29 480 кг, чтобы снизить скорость падения космического аппарата на поверхность.

  Находясь под парашютом, MSL сбросил нижнюю часть теплозащитного экрана, чтобы получить возможность использовать радар с целью определения своей высоты. Парашют мог замедлить скорость MSL только до 322 км/ч, что было бы слишком много для успешной посадки. Чтобы решить эту проблему, инженеры спроектировали конструкцию, которая отстреливала парашют и использовала ракетные двигатели в заключительной части полета.

  На высоте около 18 метров над поверхностью Марса был развернут посадочный узел MSL. Он опустил марсоход на поверхность, поддерживая свое положение с помощью ракетных двигателей, используя 6 метровые тросы. Опускаясь со скоростью 2,4 км/ч, MSL осторожно коснулся поверхности в Кратере Гейл. Примерно в тот же самый момент посадочный узел разорвал связь и отлетел в сторону, врезавшись в поверхность.

  Инструменты для поиска признаков жизни

  У марсохода есть несколько инструментов для поиска жизни. Среди них — прибор, бомбардирующий поверхность планеты нейтронами, которые будут замедляться, если столкнутся с атомами водорода — одним из элементов составляющих воду.

  Двухметровый внешний манипулятор «Кьюриосити» может собирать образцы с поверхности для проведения их анализа, обнаружения газов, которые входят в их состав, и изучения их для получения информации о том, как образовались марсианские камни и почва.

  Инструмент по анализу проб, если он действительно обнаружит доказательства существования органического материала, сможет перепроверить находку. На лицевой стороне «Curiosity», под крышками из фольги, находятся несколько керамических блоков, наполненных искусственными органическими соединениями.

  «Кьюриосити» может просверлить любой из этих блоков и поместить образец в свою «печку» для измерения его состава. Таким образом исследователи поймут, соответствуют ли признаки наличия органики, обнаруженные на Марсе, тем признакам органики, которые получаются при нагревании образцов, заложенных на марсоходе на Земле. Если признаки совпадут, ученые, скорее всего, посчитают, что их вызвали организмы, прилетевшие на Марс с Земли без билета.

  Камеры с высоким разрешением, установленные на марсоходе, делают фотографии по мере перемещения аппарата, обеспечивая ученых визуальной информацией, которую дает возможность сравнить условия Марса с окружающей средой на Земле.

  В сентябре 2014 года марсоход прибыл к своей научной цели, Горе Шарп (Aeolis Mons). «Кьюриосити» начал тщательно изучать слои на склоне, когда приступил к движению вверх по горе. Цель его состояла в том, чтобы понять, как климат Марса изменился с влажного в далеком прошлом до более сухого и кислотного в наши дни.

  Доказательства жизни: органические молекулы и метан

  Основная задача миссии — определить, подходит ли Марс для жизни. Хотя марсоход и не предназначен для поиска самой жизни, он имеет на своем борту ряд инструментов, которые могут анализировать информацию об окружающей среде.

  Ученые были весьма озадачены в начале 2013 года, когда марсоход передал информацию, показывающую, что на Марсе были условия для существования жизни в прошлом.

  Порошок из первых образцов, которые были получены «Кьюриосити», содержал элементы серу, азот, водород, кислород, фосфор и углерод, которые считаются «строительными блоками» или фундаментальными элементами, необходимыми для поддержания жизни. Хотя их наличие и не свидетельствует о самой жизни, находка все равно была интересна ученым, участвовавшим в миссии.

  «Основной вопрос для этой миссии заключается в том, мог ли Марс поддерживать потенциально обитаемую среду в прошлом», — заявил Майкл Майер, ведущий научный сотрудник Исследовательской программы NASA «Марс». «Из того, что мы знаем сейчас, ответ — «да».

  Ученые также обнаружили огромный всплеск уровня метана на Марсе в конце 2013 года и в начале 2014 года на уровне около 7 частей на миллиард (по сравнению с обычным 0,3 ppb до 0,8 ppb). Это было важной находкой, поскольку в некоторых случаях метан является индикатором существования микробной жизни. Но его наличие также может указывать и на некоторые геологические процессы. В 2016 году команда определила, что выброс метана не был сезонным событием.

  «Кьюриосити» также выполнил первую окончательную идентификацию органических веществ на Марсе, об этом было объявлено в декабре 2014 года. Органические вещества считаются строительными блоками жизни, но не обязательно указывают на ее существование, поскольку они также могут быть созданы посредством химических реакций.

  Изучение окружающей среды

  Помимо выяснения пригодности Марса для проживания, у марсохода есть другие инструменты на борту, предназначенные для того, чтобы узнать больше об окружающей среде Марса. Среди целей для этих инструментов — постоянный мониторинг метеорологических и радиационных условий. Это позволит определить, насколько подходящим будет Марс для возможной пилотируемой миссии.

  Анализатор радиационной обстановки марсоход работает в течение 15 минут каждый час для измерения уровня излучения на поверхности планеты и в ее атмосфере. Ученые, в частности, заинтересованы в измерении «вторичных лучей» — излучения, которое могут генерировать частицы с низкой энергией после попадания в молекулы газа в атмосфере. Гамма-лучи или нейтроны, образующиеся в результате этого процесса, могут представлять риск для человека. Кроме того, ультрафиолетовый датчик, находящийся на «Кьюриосити», также непрерывно отслеживает уровень УФ излучения.

  В декабре 2013 года НАСА определило, что радиационные уровни, измеренные марсоходом, не будут препятствовать пилотируемой миссии на Марс в будущем.

  Станция мониторинга окружающей среды марсохода измеряет скорость ветра и диаграмму его направления, а также определяет температуру и влажность в окружающем воздухе. В 2016 году ученые смогли оценить долгосрочные тенденции изменения атмосферного давления и влажности воздуха на Марсе. Некоторые из этих изменений происходят, когда полярные шапки, состоящие из диоксида углерода, начинают таять весной, выбрасывая огромное количество влаги в атмосферу.

  В июне 2017 года НАСА объявила, что у «Кьюриосити» появилось новое обновление программного обеспечения, которое позволит ему самостоятельно выбирать цели для работы. Обновление, называемое AEGIS, представляет собой первый случай, когда искусственный интеллект был развернут на удаленном космическом аппарате.

  В начале 2018 года «Кьюриосити» отправил на фотографии кристаллов, которые могли образоваться в древних озерах на Марсе. По этому поводу существует множество гипотез, и одна из них заключается в том, что эти кристаллы образуются после того, как соли концентрируются в испаряющемся водяном озере.

  Будущие миссии

  Следует отметить, что марсоход не в одиночку работает на Красной планете. Сопровождает его целая «команда» из других космических аппаратов, созданных разными странами, часто работающих совместно в целях развития науки. Космический орбитальный аппарат NASA «Mars Reconnaissance Orbiter» обеспечивает получение изображений с высоким разрешением поверхности. Еще один спутник NASA под названием MAVEN (миссия Mars Atmosphere и Volatile EvolutioN) исследует атмосферу Марса для изучения атмосферных потерь и других интересных явлений. Другие орбитальные миссии включают в себя «Марс-Экспресс», европейский орбитальный модуль «ExoMars», а также орбитальную миссию Индии.

  В отдаленной перспективе НАСА заявляет об отправке пилотируемой миссии на Марс — возможно, в 2030-х годах. Однако финансирования для проведения этих работ правительство США пока не предусмотрело. Вполне вероятно, что на Марсе окажутся представители частных компаний, например «Space-X». Это означает, что первым общественно — политическим строем колонии на Марсе станет развитый капитализм. Хотя китайцы, учитывая огромное население и необходимость расширения своего жизненного пространства, вполне могут удивить. Как говорится — поживем, увидим…

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .