"Mars Science Lab" | |
---|---|
Mars Science Laboratory | |
Självporträtt "Curiosity" | |
Kund | NASA |
Tillverkare | Boeing , Lockheed Martin |
Operatör | NASA |
startplatta | Cape Canaveral SLC-41 [1] |
bärraket | Atlas-5 541 |
lansera | 26 november 2011, 15:02:00.211 UTC [2] [3] [4] |
Flygtid | 254 jorddagar |
COSPAR ID | 2011-070A |
SCN | 37936 |
Specifikationer | |
Vikt | 899 kg [5] ( vikt på Mars motsvarar 340 kg) [6] |
Mått | 3,1 × 2,7 × 2,1 m |
Kraft | 125 W elektrisk energi, ca 100 W efter 14 år ; ungefär 2 kW termisk; cirka 2,5 – 2,7 kWh/ sol [7] [8] |
Nätaggregat | RTG (använder det radioaktiva sönderfallet av 238 Pu ) |
upphovsman | 4 cm/s [9] |
Livstid av aktivt liv | Planerad: Sol 668 ( 686 dagar ) Aktuell: 3733 dagar från landning |
Orbitala element | |
Landning på en himlakropp | 6 augusti 2012, 05:17:57.3 UTC SCET |
Landningskoordinater | Gale Crater , 4°35′31″ S sh. 137°26′25″ E / 4,59194 / -4,59194; 137.44028° S sh. 137,44028° Ö _ |
målutrustning | |
Överföringshastighet |
upp till 32 kbps direkt till jorden, upp till 256 kbps på Odyssey, upp till 2 Mbps på MRO [10] |
Inbyggt minne | 256 MB [11] |
Bildupplösning | 2 MP |
Missions logotyp | |
mars.jpl.nasa.gov/msl/ | |
Mediafiler på Wikimedia Commons |
Mars Science Laboratory ( MSL ) är ett NASA-program under vilket tredje generationens Curiosity - rover framgångsrikt levererades till Mars och kördes . Rovern är ett fristående kemilaboratorium flera gånger större och tyngre än de tidigare Spirit and Opportunity-roverna [2] [4] . Enheten måste gå från 5 till 20 kilometer på några månader och genomföra en fullfjädrad analys av marsjordar och atmosfäriska komponenter. Hjälpraketmotorer användes för att utföra en kontrollerad och mer exakt landning [12] .
Uppskjutningen av Curiosity to Mars ägde rum den 26 november 2011, [13] mjuklandning på Mars yta den 6 augusti 2012. Den förväntade livslängden på Mars är ett marsår ( 686 jorddagar). Från augusti 2012 till januari 2017 gick han 15,26 km [14] .
MSL är en del av NASA:s långsiktiga robotutforskningsprogram Mars Exploration Program . Projektet involverar, förutom NASA , även California Institute of Technology och Jet Propulsion Laboratory . Projektledaren är Doug McCuistion från NASA från Other Planets Division [15] . Den totala kostnaden för MSL-projektet är cirka 2,5 miljarder USD [16] .
Specialister från den amerikanska rymdorganisationen NASA beslutade att skicka en rover till Gale-kratern [3] [17] . I en enorm tratt är de djupa lagren av Mars- jorden tydligt synliga , vilket avslöjar den röda planetens geologiska historia [18] .
Namnet "Curiosity" valdes 2009 bland de alternativ som föreslagits av skolbarn genom att rösta på Internet [19] [20] . Andra alternativ inkluderar Vision,Sunrise,Pursuit,Perception,Journey,Amelia,Adventure Wonder ("Miracle").
NASA:s nittonde Mars-landare sedan den interplanetära stationen Mariner 3 förlorade vid uppskjutningen 1964 .
I april 2004 började NASA screena förslag för att utrusta den nya rovern med vetenskaplig utrustning och den 14 december 2004 fattades beslut om att välja ut åtta förslag. I slutet av samma år påbörjades utveckling och testning av komponenterna i systemet, inklusive utvecklingen av en enkomponentsmotor tillverkad av Aerojet , som kan leverera dragkraft i intervallet från 15 till 100 % av maximal dragkraft kl. ett konstant laddtryck.
Alla komponenter i rover var färdiga i november 2008, med de flesta av MSL-instrumenten och mjukvaran fortsatte att testas. Programbudgeten överskred cirka 400 miljoner dollar . Följande månad försenade NASA MSL-uppskjutningen till slutet av 2011 på grund av otillräcklig testtid.
Från 23 mars till 29 mars 2009 hölls en omröstning på NASA:s webbplats för att välja ett namn på rovern, 9 ord gavs att välja mellan [19] . Den 27 maj 2009 tillkännagavs ordet "Curiosity" som vinnaren, föreslagen av Clara Ma , en sjätteklassare från Kansas [20] [21] .
Rovern sköts upp av en Atlas 5 -raket från Cape Canaveral den 26 november 2011. Den 11 januari 2012 genomfördes en speciell manöver som experter kallar "den viktigaste" för rovern. Som ett resultat av den perfekta manövern tog enheten en kurs som förde den till den optimala punkten för att landa på Mars yta.
Den 28 juli 2012 genomfördes den fjärde mindre korrigeringen av banan, motorerna slogs på i endast sex sekunder. Operationen var så framgångsrik att den slutliga korrigeringen, som ursprungligen var planerad till den 3 augusti, inte krävdes [22] .
Landningen lyckades den 6 augusti 2012 klockan 05:17 UTC [23] . En radiosignal som tillkännager den framgångsrika landningen av rovern på Mars yta nådde jorden klockan 05:32 UTC [24] .
De fyra huvudmålen för MSL är: [25]
För att uppnå dessa mål har sex huvudmål satts upp för MSL: [26] [27]
Som en del av forskningen mättes också effekten av kosmisk strålning på AMS-komponenter under flygningen till Mars. Dessa data kommer att hjälpa till att uppskatta nivåerna av strålning som väntar människor på ett bemannat uppdrag till Mars . [28] [29]
Flygmodul _ |
Modulen styr banan för Mars Science Laboratory under flygningen från jorden till Mars. Innehåller även komponenter för kommunikation ombord och termisk hantering. Innan man går in i Mars-atmosfären separeras flygmodulen och nedstigningsfordonet. | |
Baksidan av kapseln |
Kapseln behövs för att sjunka genom atmosfären. Det skyddar rover från påverkan av yttre rymden och överbelastning under inträde i Mars atmosfär. På baksidan finns en behållare för en fallskärm. Flera kommunikationsantenner är installerade bredvid containern. | |
" Sky Crane " | Efter att värmeskölden och baksidan av kapseln har slutfört sin uppgift lossnar de, vilket gör det möjligt för fordonet att sjunka och låter radarn bestämma landningsplatsen. När den väl är lossad ger kranen en exakt och jämn nedstigning av rovern till Mars-ytan, vilket uppnås genom användning av jetmotorer och styrs av radar på rovern. | |
Mars rover Curiosity | Rovern, kallad Curiosity, innehåller alla vetenskapliga instrument, samt viktiga kommunikations- och kraftsystem. Under flygning fälls landningsstället ihop för att spara utrymme. | |
Den främre delen av kapseln med en värmesköld |
Värmeskölden skyddar rovern från den extrema värmen som landaren upplever när den bromsar in i Mars atmosfär. |
Nedstigningsfordon | Nedstigningsfordonets massa (visas komplett med flygmodulen) är 3,3 ton . Nedstigningsfordonet används för kontrollerad säker nedstigning av rover under inbromsning i Mars atmosfär och mjuk landning av rover på ytan. |
Mars Science Laboratorys bana från jorden till Mars styrdes av en flygmodul kopplad till kapseln. Kraftelementet i designen av flygmodulen är en ringfackverk med en diameter på 4 meter [30] , tillverkad av aluminiumlegering, förstärkt med flera stabiliserande stag. På ytan av flygmodulen är 12 solpaneler installerade, anslutna till strömförsörjningssystemet. Vid slutet av flygningen, innan kapseln kom in i Mars atmosfär, genererade de cirka 1 kW elektrisk energi med en verkningsgrad på cirka 28,5 % [31] . För energikrävande verksamhet tillhandahålls litiumjonbatterier [32] . Dessutom var flygmodulens strömförsörjningssystem, nedstigningsmodulens batterier och kraftsystemet Curiosity sammankopplade, vilket gjorde det möjligt att omdirigera energiflöden vid felfunktioner [33] .
Rymdfarkostens orientering i rymden bestämdes med hjälp av en stjärnsensor och en av två solsensorer [34] . Stjärnspåraren observerade flera stjärnor valda för navigering; solsensorn använde solen som referenspunkt. Detta system är designat med redundans för att förbättra uppdragets tillförlitlighet. För att korrigera banan användes 8 motorer som kördes på hydrazin , vars lager fanns i två sfäriska titantankar [32] .
Den radioisotop termoelektriska generatorn (RTG) av Curiosity avgav konstant en stor mängd värme, därför, för att undvika överhettning av kapseln, måste den placeras på avstånd från dess innerväggar. Vissa andra komponenter (särskilt batteriet) blev också varma under drift och krävde värmeavledning. För att göra detta är kapseln utrustad med tio radiatorer som återutstrålar värme till yttre rymden; ett system av rörledningar och pumpar säkerställde cirkulationen av kylvätskan mellan radiatorerna och de kylda enheterna. Automatisk styrning av kylsystemet utfördes med hjälp av flera temperatursensorer [32] .
Flygmodulen har inga egna kommunikationssystem, däremot har den en medelförstärkningsantenn ("Medium Gain Antenna", MGA), som är kopplad till nedstigningsmodulens sändare [34] . Det mesta av kommunikationen under flygningen, såväl som under den första etappen av landningen, utförs med hjälp av den. MGA har en hög riktningsförmåga , och för att uppnå en god kommunikationskvalitet krävs dess orientering i jordens riktning [34] . Användningen av en riktad antenn uppnår högre datahastigheter för samma sändareffekt än en enkel rundstrålande antenn som PLGA . Med den optimala orienteringen av antennen är förstärkningen cirka 18 decibel , signaler med vänster eller höger polarisering kan sändas genom den [34] . Överföringen sker med en frekvens på 8401 MHz , dataöverföringshastigheten är upp till 10 kbps . Mottagning sker med en hastighet av 1,1 kbps vid en frekvens på 7151 MHz [34] .
Kapsel tillverkad av Lockheed Martin som vägde 731 kg skyddade Curiosity från effekterna av yttre rymden, såväl som från effekterna av Mars atmosfär under inbromsning. Dessutom placerades en bromsfallskärm i kapseln. Flera antenner placerades på fallskärmskupolen för att upprätthålla kommunikationen.
Kapseln bestod av två delar - främre och bakre. Kapseln är gjord av kolfiber med aluminiumstag för styrka.
Kontrollen av banan och utförandet av manövrar under inträdet i Mars-atmosfären utfördes av åtta små motorer som släppte ut gas. Motorerna utvecklade en dragkraft på cirka 267 N och användes endast för att ändra kapselns rotation och orientering. Dessa motorer deltog inte i bromsningen.
På baksidan av kapseln finns en behållare för en fallskärm, som bromsade nedstigningen i atmosfären. Fallskärmen har en diameter på cirka 16 m , den är fixerad på 80 linor och har en längd på över 50 meter . Den genererade bromskraften är 289 kN .
En värmesköld placerades på framsidan av kapseln, vilket skyddade rover från exponering för höga temperaturer (upp till 2000 ° C ) när han gick ner i Mars atmosfär. Värmesköldens diameter är 4,57 m . Detta är den största värmeskölden som någonsin gjorts för ett forskningsuppdrag. Skärmen är gjord av kolfibrer impregnerade med fenol-formaldehydharts (PICA), liknande den som användes på Stardust -uppdraget . Skärmen klarar en termisk belastning på upp till 216 W/cm² , deformation på upp till 540 Pa och ett tryck på cirka 37 kPa .
Sju tryck- och temperatursensorer är utformade för att samla in högprecisionsdata om belastningarna på värmeskölden. Dessa data är av stor betydelse för designers: med deras hjälp kan ändringar göras i utformningen av framtida värmesköldar. Men skärmen var optimerad specifikt för jordens atmosfär, och inte för marsianen (den senare är 100 gånger sällsyntare och 95 % består av koldioxid). Den erforderliga sköldtjockleken för säker återinträde var okänd. Enligt resultaten av simuleringen och för uppdragets säkerhet gjordes tjockleken med en marginal, men tjockleken ökar massan och minskar nyttolasten. Resultaten av att använda värmeskölden i MSL kommer att göra det möjligt att minska tjockleken på skölden för användning i framtida marsuppdrag.
Kapseln är fixerad på en flygmodul som inte hade egna kommunikationssystem. Flera antenner är placerade ovanpå kapselfallskärmsbehållaren. X -bandet använder två antenner, Broadcast Parachute Antenna (PLGA) och Tilt Broadcast Antenna (TlGa), som krävs för kommunikation under flygning. Antennerna skiljer sig endast i placering, var och en av dem fungerar i den "blinda" sektorn av den andra antennen. Antennernas förstärkning sträcker sig från 1 till 5 dB , medan fallskärmsbehållaren avsevärt påverkar utbredningen av signalen, vilket gör att den reflekteras. I början av flygningen (på litet avstånd från jorden) överfördes data med en hastighet av 1,1 kbps , datamottagningshastigheten nådde 11 kbps . Med ökande avstånd minskade dataöverföringshastigheten gradvis till flera tiotals bitar per sekund.
Under landning genomfördes kommunikation i decimetervåglängdsområdet genom en brett riktad fallskärmsantenn (PUHF), bestående av åtta små antenner fästa på väggarna av den behållare som fallskärmen fälldes i [35] . Som ett resultat är PLGA och TlGa mycket stabila jämfört med rundstrålande och mottagarantenner - information kan sändas under extrema flygförhållanden även vid höga hastigheter. Denna design användes tidigare framgångsrikt i Phoenix . Antennförstärkningen är från -5 till +5 dB, och datahastigheten är minst 8 kbps .
Efter separering av fallskärmen på en höjd av cirka 1800 m utförs ytterligare nedstigning med åtta jetmotorer. Deras design liknar bromsmotorerna som används i Viking -programmet, men de använda materialen och styrsystemen har förbättrats. Var och en av motorerna skapar en dragkraft från 0,4 till 3,1 kN , specifik impuls 2167 Ns/kg . Dessutom finns det ett speciellt lågeffektläge (1% av maximal bränsleförbrukning) som används för att värma upp motorerna och förbättra deras reaktionstid. Bränsleförbrukningen är i genomsnitt 4 kg per sekund med en reserv på 390 kg . Två litiumjärnsulfidbatterier användes för strömförsörjning under denna fas . [36]
För att justera hastigheten och mäta avståndet till ytan används radarsystemet Terminal Descent Sensor (TDS), monterat på speciella stavar. Den träder i funktion på en höjd av 4 km och i hastigheter under 200 m/s . Systemet arbetar i Ka -band ( 36 GHz ) och sänder ut 12 W -signaler genom sex små antenner, var och en med en öppningsvinkel på 3°. Tack vare sin placering får navigationssystemet exakta data om rörelser i alla tre axlarna, vilket är mycket viktigt för att använda "himmelkranen". Systemet väger 25 kg och förbrukar 120 watt under aktiv drift. [36]
Sky Crane är den tyngsta delen av hela nedstigningsfordonet. Han gick till jobbet cirka 20 meter från ytan och sänkte Curiosity på nylonkablar från åtta meters höjd som en kran. Denna nedstigningsmetod är svårare än de krockkuddar som använts av tidigare rovers, som utformats för ojämn terräng och avsevärd minskning av stötar (beröringshastighet: 0,75 m/s för MSL, ca 12 m/s för MER-uppdrag, 29 m/s för sonden "Beagle-2" ). Curiosity:s vertikala hastighet under landning är så låg att dess landningsställ helt kan absorbera kraften från stöten; det behövs alltså inga extra stötdämpande anordningar - i motsats till exempelvis Viking-1 och Viking-2 fordonen , som använde landningsben med inbyggda bikakeformade stötdämpare av aluminium, som kollapsar vid landning och absorberar stötbelastningen . Under en mjuklandning använde rovern trycksensorer för att avgöra när kablarna avfyrades: information från dessa sensorer gjorde det möjligt att avgöra om Curiosity var på ytan helt eller delvis (inte med alla hjul). När rovern befann sig på Mars yta kopplades kablarna och kabeln bort, och "sky crane", som ökade kraften hos motorerna, flög till ett avstånd av 650 meter från rovern för att göra en hård landning. Processen att sänka rovern på kablarna tog 13 sekunder .
Under nedstigningsfasen har rover bara ett kommunikationssystem - "Small Deep Space Transponder" (SDSt), en sändare som arbetar i X-bandet (8-12 GHz). Detta är ett avancerat system som redan används i Mars Exploration Rover . [34] Två stora förbättringar: förbättrad signalstabilitet med temperaturförändringar och mindre läckage av spektrala komponenter [34] . SDSt ansvarar för kommunikationen under hela flygningen och landningen på Mars yta. Rovern har en identisk antenn, som dock inte börjar fungera förrän efter landning. Signaler med en nivå på -70 dBm tas emot , bandbredden beror på signalstyrkan och justering (från 20 till 120 hertz ) [34] . Dataöverföringshastigheten justeras automatiskt, beroende på kvaliteten på signalen, inom området från 8 till 4000 bps [34] Systemet väger 3 kg och förbrukar 15 W el.
Eftersom SDSt- signalerna är svaga, används en "Traveling Wave Tube Amplifier" (TWTA) för att förstärka dem, vars nyckelelement är det resande vågröret . En modifierad version av TWT installerad på MRO används . TWTA förbrukar upp till 175 W elektrisk effekt, radiosignaleffekt - upp till 105 W. Systemet är skyddat från låg och hög spänning och väger 2,5 kg [34]
Vid det sista steget av landningen, efter separation från kapseln, tillhandahålls kommunikation med markstationen av "Descent Low Gain Antenna" (DLGA). Det är en öppen vågledare som används som antenn. Tidigare sändes signalen från nedstigningsfordonet till de tidigare stegen genom denna vågledare. Antennförstärkningen varierar från 5 till 8 dB , eftersom signalen utsätts för reflektioner och störningar från närliggande strukturella element. Vikten av en sådan antenn är 0,45 kg [34] .
Efter separation av kapseln förloras kontakten mellan UHF-kommunikationssystemet och PUHF-antennen, och de ersätts av "Descent UHF Antenna" (DUHF), som fortsätter att överföra data på denna frekvens. [34] Förstärkningen av denna antenn är också mycket föremål för variation på grund av reflektioner och störningar från omgivande strukturer och sträcker sig från -15 till +15 dB [34] .
Rymdfarkostens massa vid uppskjutning var 3839 kg , roverns massa var 899 kg [5] , massan av nedstigningsfordonet var 2401 kg (inklusive 390 kg drivmedel för en mjuklandning); vikten på flygmodulen som krävs för flygningen till Mars är 539 kg .
Huvudkomponenter | Komponent | Vikten | Tillägg |
---|---|---|---|
Flygmodul | 539 kg | varav 70 kg bränsle | |
Nedstigningsfordon | värmesköld | 382 kg | |
Kapsel | 349 kg | ||
"Heavenly Crane" | 829 kg | ||
Bränsle | 390 kg | ||
Total | 2489 kg | ||
Mars rover Curiosity | 899 kg | ||
Hel massa | 3388 kg |
MSL-enheter:
MSL lanserades från Cape Canaveral Launch Complex 41 på en United Launch Alliance Atlas-5 541 bärraket . Denna tvåstegsbooster inkluderar ett 3,8 m diameter första stegs centralblock med en rysktillverkad RD-180-motor , utvecklad vid Design Bureau of NPO Energomash . Den har fyra solida drivmedelsblock och en Centaurus övre plattform med 5,4 m nosskydd och kan skjuta upp upp till 17 443 kg i låg omloppsbana om jorden . Atlas 5 användes också för att lansera Mars Reconnaissance Orbiter och New Horizons . [ett]
Det första och andra steget, tillsammans med motorer med fasta drivmedel, monterades den 9 oktober nära startrampen. Huvudkåpan med MSL installerad transporterades till startrampen den 3 november. Lanseringen ägde rum den 26 november klockan 15:02 UTC 2011.
Under Earth-Mars-flygningen registrerade MSL strålningsnivån inne i stationen med hjälp av RAD (Radiation Assessment Detector) kosmisk strålningsdetektor. Under denna tid registrerades fem blixtar av solaktivitet , varav en tillhörde den kraftigaste klassen X. Under landningen stängdes RAD-detektorn av. Curiosity är den första av Mars-fordonen, som var speciellt utrustad med en sådan detektor.
Den mjuka nedstigningen av en stor massa till Mars yta är mycket svår. Atmosfären är för sällsynt för att bara använda fallskärmar eller aerobromsning , [54] och samtidigt tät nog för att skapa betydande stabiliseringsproblem när man använder raketmotorer. [54] Vissa tidigare uppdrag har använt krockkuddar på samma sätt som bilkrockkuddar för att dämpa landningskollisioner, men MSL är för tungt för detta alternativ.
Curiosity landade på Mars-ytan med systemet Precision Reentry, Descent and Landing (EDL), som uppnådde en mjuklandning inom en specificerad landningsellips på 20 km × 7 km , [55] i motsats till 150 km × ellipsen 20 km av Mars Exploration Rovers landningssystem (" Spirit " och " Opportunity "). [56]
Under landningen användes 6 olika konfigurationer av nedstigningsfordonet, 76 pyrotekniska anordningar fungerade. En av etapperna använde den största överljudsfallskärmen som någonsin skapats av mänskligheten . [57] Landningssekvensen, bestående av återinträde, nedstigning och landning, var uppdelad i 4 delar. [58]
Rovern veks in i en aerodynamisk kapsel som skyddade den under rymdresor och inträde i Mars atmosfär. 10 minuter innan den gick in i atmosfären lossnade flygmodulen från kapseln, som svarade för kraft, kommunikation och acceleration under den interplanetära flygningen. En minut senare, med hjälp av motorer installerade på kapseln, stoppades rotationen (2 varv per minut) och en omorientering inträffade. [59] Atmosfäriskt återinträde utfördes under skydd av en skärm med en ablativ värmeskyddande beläggning av kolfibrer impregnerade med fenol-formaldehydharts (PICA). Med en diameter på 4,5 m är denna värmesköld den största som någonsin lanserats i rymden [60] . Under flygningen i kapseln, under påverkan av drag , bromsades rymdfarkostens rörelse i Mars-atmosfären från en interplanetär flyghastighet på 5,8 km/s till ungefär dubbelt så hög ljudhastighet i Mars-atmosfären, vid vilken öppningen fallskärm är möjligt. Mycket av landningsfelskompensationen utförs av en kontrollerad återinträdesalgoritm som liknar den som används av astronauter som återvänder till jorden under Apollo- programmet . [59] Denna kontroll använde lyftet som genererades av den aerodynamiska kapseln för att kompensera för alla upptäckta avståndsfel och därigenom komma fram till den valda landningsplatsen. För att den aerodynamiska kapseln skulle ge lyft, flyttades dess masscentrum från den centrala axeln, vilket fick kapseln att luta under atmosfärisk flygning, liknande Apollo -kommandomodulen . Detta uppnåddes av två dumpade volframförkopplingsdon som vägde cirka 75 kg vardera. [59] Lyftvektorn styrdes av fyra par dragkrafter i det reaktiva styrsystemet, där varje par genererade cirka 500 N dragkraft. Innan fallskärmen öppnades släppte kapseln först de återstående sex volframballasterna, som var och en vägde cirka 25 kg, för att eliminera förskjutningen i tyngdpunkten. [59] Sedan, på en höjd av cirka 10 km med en hastighet av 470 m/s, öppnades fallskärmen.
När återinträdesfasen var avslutad och kapseln saktades ner till dubbelt så hög hastighet som ljudet i Marsatmosfären (470 m/s), utplacerades en överljudsfallskärm på en höjd av cirka 10 km, [56] [61] som hade gjorts på tidigare uppdrag som Viking , Mars Pathfinder och Mars Exploration Rovers . Värmeskölden tappades sedan. I mars och april 2009 testades MSL-fallskärmen i världens största vindtunnel och klarade flygtester. Fallskärmen har 80 linjer , är över 50 m lång och cirka 16 m i diameter. Fallskärmen har förmågan att öppnas med en hastighet av Mach 2,2 och kan generera en bromskraft på upp till 289 kN i Mars atmosfär. [61] På en höjd under 3,7 km spelade en kamera monterad på roverns nedre yta in cirka 5 bilder per sekund (med en upplösning på 1600 × 1200 pixlar) i cirka två minuter - tills roverns landning på ytan av Mars bekräftades. [62]
Efter inbromsning med fallskärm, på en höjd av cirka 1,8 km, med en hastighet av cirka 100 m/s, separerade rover- och nedstigningsfordonet från kapseln med fallskärmen. [56] Landaren är en plattform ovanför rovern med monopropell-raketmotorer av hydrazin med variabel dragkraft monterade på stavar som sticker ut från plattformen för att bromsa nedstigningen. Motorerna i denna modul utvecklades på basis av motorerna som användes på vikingalandarna (Mars Lander Engine). [63] Var och en av de åtta motorerna producerade en dragkraft på upp till 3,1 kN. [64] Vid denna tidpunkt överfördes rovern från flygkonfigurationen (vikt tillstånd) till den landande, medan den sänktes på "sky crane" under dragplattformen.
Sky - kransystemet sänkte försiktigt roverhjulet ner på Mars yta. Systemet bestod av tre kablar som sänkte rovern, och en elektrisk kabel som förbinder dragmodulen och forskningsfordonet. Efter att ha sänkt rovern cirka 7,5 m under dragkraftsmodulen stannade systemet mjukt och rovern rörde vid ytan [56] [59] [65] [66] .
Rovern väntade 2 sekunder, nödvändigt för att bekräfta att apparaten står på en fast yta, för vilken belastningen på hjulen mättes. Därefter kapade roveren av kablarna och elkablarna med pyro-knivar. Den befriade thrusterplattformen, som flög till ett avstånd av cirka 650 meter, gjorde en hård landning [67] , medan rovern började förbereda sig för arbete på planetens yta. Ett sådant system för nedstigning och landning med jetframdrivning och en "sky crane" användes för första gången.
Diagram över Curiositys inträde i Mars atmosfär.
Curiosity landningsmönster, fallskärmshoppning.
Tidslinje för landning av nyfikenhet. Röd färg - realtid, blå - tid för mottagning av signalen på jorden.
Curiosity-landningsplatsen ligger i kvadrant 51.
Rovern gjorde en mjuklandning i en angiven region på Mars den 6 augusti 2012 ( Sol 0) kl . 05 UTC:17:57.3 [68] . Efter landning sände rovern till jorden i låg upplösning de första bilderna från Mars yta.
Landningen sändes live på NASA:s hemsida. Mer än 200 000 tittare såg landningen via ustream.tv. Atmosfärsnedgången filmades från omloppsbana av Mars Reconnaissance Satellite .
Ett team av forskare har kartlagt området som inkluderar Gale Crater. De delade in området i kvadratiska sektioner som mätte 1,3 × 1,3 km . Rovern mjuklandade vid ruta 51, kallad "Yellowknife" ( Engelska Yellowknife ), inne i den tilldelade landningsellipsen. Den 22 augusti 2012 fick området där rovern landade namnet " Bradbury Landing " för att hedra den amerikanske författaren Ray Bradbury , författare till The Martian Chronicles, som gick bort två månader innan rovern landade. [69] [70] [71]
7 augusti - Sol 1 - rover skickade till jorden det första färgfotografiet av Mars taget av MAHLI-kameran, samt en serie med 297 lågupplösta färgbilder (192 × 144 pixlar), varifrån en video av roverns nedstigning och landningen redigerades. Dessa bilder togs när farkosten gick ner i Gale Crater med MARDI-kameran pekande nedåt.
8 augusti - Sol 2 - Navigeringskamerorna tog de första bilderna av Mars-landskapet. [72]
9 augusti - Sol 3 - rovern utplacerade framgångsrikt och riktade antennen mot jorden för kommunikation, samlade in data om strålning och temperatur. Rovern överförde också till jorden en serie av 130 lågupplösta bilder (144 × 144 pixlar), från vilka det första panoramat av området [73] som omger roveren gjordes. John Grotzinger, forskningschef vid California Institute of Technology, sa att landskapet på bilderna påminner mycket om Mojaveöknen i Kalifornien [74] . Den ryska neutrondetektorn DAN slogs på i passivt läge för första gången och klarade testet. MASTCAM-huvudkameran har kalibrerats. Följande instrument testades också: APXS (alfaspektrometer), CheMin (kemisk analysator) och SAM.
10 augusti - Sol 4 - Förbereder för att ändra mjukvara från en "lander"-version till en "Martian"-version utformad för att köras på planetens yta.
11-14 aug - Sol 5-8 - Programvarubyte. Nyfikenhet skickade tillbaka till jorden de första högupplösta (1200×1200 pixlar) miljöfilmerna tagna av Mastcam, [75] [76] såväl som nya högkvalitativa bilder som visar spår av gamla floder. Den exakta landningsplatsen för rovern bestämdes från bilder tagna med hjälp av apparatens kameror och HiRISE-instrumentet från Mars spaningssatellit .
15 aug - Sol 9 - Vetenskapligt instrumenttest (APXS, CheMin, DAN) [77] .
17 augusti - Sol 11 - DAN-enheten slogs på i aktivt läge, fungerade i en timme normalt utan kommentarer och stängdes av på kommando. Den första vetenskapliga informationen om sammansättningen av marsmaterian och om strålningsbakgrunden i landningsområdet erhölls [78] . Testning av REMS-enheten startade.
19 aug - Sol 13 - Första användningen av CheCam. En detektorstråle med en energi på 14 mJ med trettio korta pulser i 10 sekunder påverkade dess första mål - Sten nr 165 , belägen på ett avstånd av cirka tre meter från rovern och kallas Coronation (från engelska - "Coronation"). Vid islagspunkten förvandlades stenens atomer till en lysande joniserad plasma och började stråla i ljusområdet. Ljuset från plasman fångades upp av ChemCam, som gjorde spektrometriska mätningar i tre kanaler: ultraviolett, synligt violett, synligt och nära-infrarött. Kvaliteten på ChemCams arbete överträffade alla förväntningar och visade sig vara ännu högre än på jorden [79] [80] [81] . Roverens manipulator testades framgångsrikt [82] .
22 aug - Sol 16 - Rovers första drag. Curiosity körde fram 4,5 meter, vände 120 grader och körde tillbaka 2,5 meter. Resans längd var 16 minuter [83] .
Den 29 augusti - Sol 22 - styrde rovern mot Glenelg-regionen och reste 16 meter österut. Dessutom erhölls de första färgbilderna av MastCam MAC-kameran i hög upplösning (29000x7000 pixlar, en mosaik på 130 bilder). Totalt överförde enheten två bilder, som fångade Mount Aeolis ( neof. Mount Sharp) och panoramat runt det.
30 aug - Sol 24 - Rovern reste 21 meter mot Glenelg [84] .
5-12 september - Sol 30-37 - Rovern gjorde ett långt stopp på väg till Glenelg och öppnade armen för att testa instrumenten på sitt torn . Platsen där testerna genomfördes valdes inte av en slump - under testet fick Curiosity vara i en viss vinkel mot solen och stå på en plan yta. En mekanisk "arm" 2,1 meter lång gjorde flera rörelser och utförde en rad handlingar. Testet hjälpte forskare att förstå hur manipulatorn fungerar i Mars atmosfär efter en lång rymdresa, jämfört med liknande tester som utfördes tillbaka på jorden. Den totala sträckan som rover täckte under vistelsemånaden på Mars var 109 meter, vilket är en fjärdedel av avståndet från landningsplatsen till Glenelg-regionen [85] [86] .
14-19 september - Sol 39-43 - rover färdades dessa dagar 22, 37, 27, 32 respektive 31 meter. Den totala sträckan tillryggalagd av rover sedan 5 augusti var 290 meter. På Sol 42 använde Curiosity en MastCam för att "observera" en partiell solförmörkelse orsakad av Phobos transit över solens skiva [87] [88] [89] .
20 sep - Sol 44 - Rovern, med hjälp av en manipulator, började utforska en stenbit i form av en pyramid som var 25 centimeter hög och 45 centimeter bred, kallad " Jake Matijevic " ( Eng. Jake Matijevic ) till minne av en NASA-anställd som var chef för uppdragen Sojourner, Spirit and Opportunity och dog den 20 augusti 2012. Dessutom testades APXS- och ChemCam-enheterna [90] om .
24 sep - Sol 48 - Rovern avslutade sin utforskning av Jake Matijevic-klippan och reste 42 meter mot Glenelg samma Sol. Den totala sträckan tillryggalagd av rover sedan 5 augusti var 332 meter [91] .
25 september - Sol 49 - Rovern färdades 31 meter i riktning mot Glenelg. Den totala sträckan tillryggalagd av rover sedan 5 augusti var 367 meter [92] .
26 september - Sol 50 - Rover färdades 49 meter i riktning mot Glenelg. Den totala sträckan tillryggalagd av rover sedan 5 augusti var 416 meter [93] .
2 okt - Sol 56 - total sträcka tillryggalagd med rover sedan 5 augusti är 484 meter [94]
7 oktober - Sol 61 - Curiosity öste först upp jord med sin 7 cm hink för CHIMRA-forskning.
Början av oktober 2012 — publicering av information om resultaten av SAM-instrumentet i sökandet efter metan. Publicering av information om resultatet av driften av REMS-instrumentet under de första 40 dagarna av roverns drift.
9 februari - Curiosity, som började borra på Mars yta, producerade det första provet av fast jordsten [95] .
4 juli - Rovern reser till foten av Mount Sharp. Under sin resa, som kommer att ta cirka ett år, kommer rovern att täcka cirka 8 km av stigen och kommer också att utföra omfattande studier av jordens jord, luft och radioaktiv bakgrund. En så lång restid beror på flera skäl. För det första, på vägen till Mount Sharp finns det många rader av sanddyner. Rovern kommer att behöva kringgå dem för att inte fastna där för alltid, som hände med Spirit Rover. För det andra kan intressanta prover av Mars stenar också upptäckas under resan, och då kommer Curiosity att skicka ett team för att stanna och analysera fynden.
Curiosity har upptäckt spår av en gammal sjö på Mars. Forskningsresultaten publicerades den 9 december i tidskriften Science (artikeln mottogs den 4 juli 2013), deras korta recension ges av Science World Report . Spår av sjön hittades på Yellowknife Bay- platsen i Gale Crater, där rovern har varit i drift sedan augusti 2012. Analys av sedimentära bergarter på denna plats visade att minst en sjö fanns i Gale Crater för cirka 3,6 miljarder år sedan. Sjön var förmodligen sötvatten och innehöll de viktigaste kemiska elementen som var nödvändiga för livet: kol, väte, syre, kväve och svavel. Forskare föreslår att enkla bakterier som kemolitoautotrofa bakterier (det vill säga de får energi från oxidation av oorganiska föreningar och använder koldioxid som en källa till kol) skulle kunna existera i sådant vatten. Forskarna uppmärksammade dock att inga tecken på liv på Mars ännu har hittats. Enligt dem kan vi idag bara tala om att det kan ha funnits en sjö i Gale-kratern, som skulle kunna ge gynnsamma förutsättningar för mikroorganismer [96] .
I september 2014 nådde Curiosity foten av Mount Sharp och började utforska det [97] .
Den 23 september borrade han, de följande dagarna analyserades de erhållna proverna [98] .
Sedan landningen har Curiosity tillryggalagt mer än 16 km och klättrat Mount Sharps sluttning med 165 m. [99]
Efter 18 månaders inaktivitet återgick laboratoriet ombord på Curiosity-rovern till fungerande skick tack vare arbetet från ingenjörer från NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), som letade efter en lösning på problemet i nästan ett år. Ingenjörer "lärde" rovern hur man använder sin trasiga borrigg på ett nytt sätt, och nu kan rovern återigen samla in prover av Mars-stenar och skicka dem till sitt ombordlaboratorium för analys [100] .
Den 16 och 17 augusti, under testet av REMS-instrumentet, bestämdes fluktuationen av dagliga temperaturer i området för landningen av rover (den röda planetens södra halvklot, 4,5 grader sydlig latitud) för första gången . Ytans temperaturområde var från +3°С till −91°С, atmosfären vid landningsplatsen var från −2°С till −75°С [101] . Omfånget av atmosfärstrycksfluktuationer varierar med 10–12 % (som jämförelse, dagliga atmosfärstrycksfluktuationer på jorden överstiger inte 1,2 %). Sådana "gungor" är kapabla att driva till och med den sällsynta atmosfären på Mars till en frenesi, vilket uttrycks i vanliga globala sandstormar. Dessutom fann forskare som använde REMS-meteorografen att den kommande marsvåren visade sig vara oväntat varm: ungefär hälften av tiden var dagtemperaturen över 0 ° C, medeltemperaturen var cirka +6 ° C under dagtid och -70 ° C på natten [102] .
Under perioden 6 augusti-6 september, under vilken rovern färdades mer än 100 meter , registrerade DAN-instrumentet, som arbetade i aktivt läge dagligen i 15 minuter , en obetydlig vattenhalt i jorden, cirka 1,5-2%, vilket är mycket mindre än förväntat. Inledningsvis antogs att massandelen vatten i marken i området kring Gale-kratern är 5–6,5 % [103] [104] .
Den 18 september "observerade" Curiosity, med hjälp av MastCam, en partiell solförmörkelse orsakad av Phobos transit över solskivan. Forskare tror att de erhållna bilderna kommer att ge en förståelse för hur mycket Mars "komprimerar" och "sträcker sig" som ett resultat av tidvattenkrafternas inverkan när dess satelliter närmar sig. Dessa data kommer att hjälpa till att ta reda på vilka stenar den röda planeten består av och kommer att komplettera vår förståelse av hur Mars bildades i solsystemets avlägsna förflutna [105] .
Den 27 september tillkännagav NASA upptäckten av rovern av spår av en gammal bäck som rann i roverns studieområde. Forskare har på bilderna hittat bitar av ett konglomerat bildat av cementerade lager av grus som bildades på botten av en gammal bäck. Vatten strömmade i den med en hastighet av cirka 0,9 m/s och djupet var cirka en halv meter. Detta är det första fallet med att hitta den här typen av bottensediment och den första betydande upptäckten av Curiosity [106] .
Den 11 oktober tillkännagav NASA resultaten av en studie av Jake Matijevic-stenen, som rovern utforskade i slutet av september. Kemisk analys av "Jake" visade att den var rik på alkalimetaller , vilket är atypiskt för Mars stenar. Att döma av spektrumet är denna sten en "mosaik" av individuella korn av mineraler, inklusive pyroxen , fältspat och olivin . Dessutom registrerade APXS-spektrometern en ovanligt hög koncentration av andra element i Jake, inklusive zink, klor, brom och andra halogener [107] .
Den 30 oktober tillkännagav NASA resultaten av en studie av mineralsammansättningen i Mars-jorden . Nyfikenhetsstudier har visat att jorden på den röda planeten består av ungefär samma korn av mineraler som vulkanisk tuff i närheten av vulkaner på Hawaiiöarna . Hälften av jorden består av små kristaller av vulkaniska bergarter, vars lejonpart är fältspat, olivin och pyroxen. Dessa stenar är utbredda på jorden i närheten av vulkaner och bergskedjor. Den andra halvan av jorden består av amorft material, vars kemiska sammansättning och struktur forskare ännu inte har studerat. Mineralsammansättningen i jorden som helhet motsvarar tanken att Mars yta kunde vara täckt med vatten i den röda planetens avlägsna förflutna [108] .
Den 28 november, vid en specialiserad konferens vid Sapienza-universitetet i Rom, meddelade chefen för JPL, Charles Elachi, som är ansvarig för forskningsuppdraget, att enligt preliminära data hittades enkla organiska molekyler på den röda planeten [109] . Men redan den 29 november förnekade NASA "rykten om genombrottsupptäckter" [110] . Den 3 december meddelade NASA att SAM-instrumentet hade upptäckt fyra klorhaltiga organiska föreningar, men experter är inte helt säkra på deras ursprung från mars.
9 februari - Curiosity-apparaten, som började borra ytan på Mars (den första i forskningens historia ), fick det första provet av fast jordsten [111] .
Den 12 mars 2013 analyserade SAM och CheMin borrdata och fann spår av svavel, kväve, väte, syre, fosfor och kol [112] [113] .
16 december - NASA rapporterar upptäckten av organiska föreningar och en kort skur på 10 gånger koncentrationen av metan under Curiosity-undersökningen [114] [115] .
I september 2017 rapporterades direkt detektering av bor i jorden vid Gale Crater med hjälp av ChemCam -instrumentet genom lasergnistamissionsspektrometri . Den strålning som registrerats av instrumenten med en våglängd mellan 249,75 och 249,84 nanometer vittnade om innehållet av bor i den studerade bergarten [116] [117] .
DAN . Under de första 100 dagarna av Curiositys verksamhet gjorde DAN 120 mätningar, både under roverns rörelse och under dess stopp. Ungefär hälften av mätningarna (58 sessioner) gjordes i aktivt läge och hälften i passivt läge. Resultaten tillåter oss att tala om Marsjordens tvåskiktsnatur. Själva ytan ligger ett torrt lager, 20-40 cm tjockt, med en vattenhalt som inte överstiger 1 viktprocent, under det, på ett djup av upp till en meter, finns jord med en relativt hög vattenhalt, som varierar. betydligt längs sträckan och överstiger på vissa ställen 4 %. Det är möjligt att luftfuktigheten fortsätter att öka med djupet, men DAN-instrumentet kan inte hämta data från djup större än 1 m [51] .
RAD . RAD-strålningsdetektorn slogs på medan den fortfarande var i jordens omloppsbana i november 2011, den stängdes av under landning och togs sedan i drift igen på ytan. De första resultaten av hans arbete publicerades redan i augusti 2012, men en fullständig analys av uppgifterna krävde mer än 8 månaders forskning. I slutet av maj 2013 publicerades en artikel av amerikanska forskare som analyserade funktionen av RAD-strålningsdetektorn i tidskriften Science. Enligt resultaten av forskningen kom forskare till slutsatsen att deltagare i en bemannad flygning till Mars kommer att få en potentiellt dödlig dos av kosmisk strålning: över 1 sievert joniserande strålning, varav två tredjedelar resenärer kommer att få under en flygning till Mars (cirka 1,8 millisievert strålning per dag) [118 ] [119] . I början av december 2013 publicerades en artikel av amerikanska forskare från Southwestern Research Institute i tidskriften Science, som säger att en persons eller andra levande varelsers kropp kommer att ackumulera cirka 0,21 millisievert joniserande strålning per dag, vilket är tio gånger mer än liknande värden för jorden. Som författarna till artikeln noterar är detta värde bara 2 gånger lägre än strålningsnivån i yttre rymden, uppmätt under Curiositys flygning från jorden till Mars. Totalt, under ett år av livet på Mars, kommer människokroppen att absorbera cirka 15 röntgen av joniserande strålning, vilket är 300 gånger mer än den årliga dosgränsen för arbetare inom kärnkraftsindustrin. Denna omständighet fastställer den maximala säkra perioden för människor att vistas på Mars utan hälsorisker i mängden 500 dagar [120] . Det är viktigt att notera att RAD-data samlades in under toppen av den 11-åriga solaktivitetscykeln, vid en tidpunkt då flödet av galaktiska kosmiska strålar är relativt lågt (solplasma sprider normalt galaktiska strålar). Dessutom tyder RAD-avläsningar på att det kommer att bli svårt att söka efter tecken på liv direkt på Mars yta, enligt vissa rapporter är ett lämpligt djup för sökning cirka 1 meter. En detaljerad studie visade dock att även om komplexa föreningar som proteiner på ett djup av 5 cm är föremål för fullständig förintelse under en period av flera hundra miljoner år, är enklare föreningar med en atommassa på mindre än 100 a.m.u. kan kvarstå under sådana förhållanden i över 1 miljard år och MSL kan detekteras [121] . Dessutom, enligt NASA, har vissa delar av Mars yta förändrats dramatiskt under påverkan av erosion. Speciellt Yellowknife Bay , där en del av Curiosity-uppdraget äger rum, täcktes med ett lager av sten 3 meter tjockt för 80 miljoner år sedan, och längs kanten finns det områden som exponerades för inte mer än 1 miljon år sedan , som ett resultat av vilket det övre lagret exponerades för strålning relativt kort tid [122] .
Den 21 augusti 2012 (Sol 15) hade rovern sitt första fel: en av de två vindsensorerna kunde inte bestämma hastigheten och riktningen för atmosfäriska flöden. NASA-experter föreslog att enheten skadades av små stenbitar som lyfts från ytan under landningen av rovern. Felsökning misslyckades. Rovern kommer dock att kunna utföra alla nödvändiga mätningar med en annan överlevande sensor [123] .
Den 9 oktober 2012 (Sol 62) meddelade NASA upptäckten av ett litet, ljust föremål nära rovern, som tros vara ett fragment av själva rovern. I detta avseende beslutades att tillfälligt avbryta de planerade operationerna med mudderverket för att fastställa objektets karaktär och bedöma incidentens eventuella inverkan på uppdragets fortsatta förlopp [124] . Under hela Sol 63 studerades det upptäckta föremålet i detalj med hjälp av CheCam. NASA-experter drog slutsatsen att den lilla glänsande biten var en skyddande sköld som skyddade de elektroniska komponenterna från skador under flygningen och landningen av enheten. Den limmades på Curiosity med ett självhäftande ämne, vilket minskar risken för fysisk skada på rovern till ett minimum. Å andra sidan utesluter inte NASA att detta fragment är en del av landaren som föll av under roverns nedstigning till Mars yta [125] .
Den 28 februari 2013 försattes Curiosity i "säkert läge" under några dagar på grund av ett datorblixtfel [126] .
Den 21 november 2013 stoppade NASA-experter Curiositys arbete i samband med upptäckten av en spänningsavvikelse i nätverket mellan roverchassit och den inbyggda 32-volts kraftbussen, som minskade från standard 11 volt till 4 volt [127] ] . Den 26 november återgick rovern till jobbet. Experter som analyserade situationen kom till slutsatsen att orsaken till spänningsfallet var en intern kortslutning i radioisotopens termoelektriska generator (generatorns design tillåter sådana kortslutningar, och de påverkar inte roverns prestanda ) [128] .
Utöver fel på de faktiska vetenskapliga instrumenten och elektroniken hos rover, är hotet mot uppdraget det naturliga slitaget på hjulen, som från och med mitten av 2018 inte har gått utöver de beräknade gränserna.
Från och med mitten av 2015 kommer finansieringen av Curiosity-uppdraget att fortsätta till september 2016. När denna period löper ut kommer forskare som är anställda i Curiosity-programmet att ansöka till NASA om en förlängning av uppdraget med ytterligare två år. Processen är planerad att upprepas så länge som rovern är i drift [129]
Fallskärmens kraschplats använde för att landa Curiosity-rovern.
Vy över spåren av Curiosity rover från rymden. Början av hans resa längs Gale Crater.
"Självporträtt" Nyfikenhet. Ett foto av roverns mast. (MAHLI kamera)
Panorama över den nedre delen av Curiosity rover. Från bilder tagna med MAHLI-kameran.
Kalibreringsmål för MAHLI-kameran (Curiosity rover).
![]() |
|
---|---|
I bibliografiska kataloger |
Utforskning av Mars med rymdskepp | |
---|---|
Flygande | |
Orbital | |
Landning | |
rovers | |
Marshalls | |
Planerad |
|
Föreslog |
|
Misslyckad | |
Inställt |
|
se även | |
Aktiva rymdfarkoster är markerade med fet stil |
|
|
---|---|
| |
Fordon som avfyras av en raket är åtskilda av ett kommatecken ( , ), uppskjutningar är åtskilda av en interpunct ( · ). Bemannade flyg är markerade med fet stil. Misslyckade lanseringar är markerade med kursiv stil. |
Lockheed och Lockheed Martin Corporation | Flygplan och rymdteknik från|
---|---|
Fighters | |
Trummor | F-117 Nighthawks |
Militär transport | |
Intelligens | |
Passagerare | |
tungt beväpnad | AC-130 Spectre |
generell mening | |
Träning | |
Patrullera | |
Obemannad | |
Helikoptrar |
|
rymdskepp | |
satelliter | |
Militära satelliter | |
Starta fordon |