"Mars Science Lab" | |
---|---|
Mars Science Laboratory | |
Autoportrét "Zvědavost" | |
Zákazník | NASA |
Výrobce | Boeing , Lockheed Martin |
Operátor | NASA |
panel | Cape Canaveral SLC-41 [1] |
nosná raketa | Atlas-5 541 |
zahájení | 26. listopadu 2011, 15:02:00.211 UTC [2] [3] [4] |
Délka letu | 254 pozemských dnů |
ID COSPAR | 2011-070A |
SCN | 37936 |
Specifikace | |
Hmotnost | 899 kg [5] ( hmotnost na Marsu odpovídá 340 kg) [6] |
Rozměry | 3,1 × 2,7 × 2,1 m |
Napájení | 125 W elektrická energie, asi 100 W po 14 letech ; přibližně 2 kW tepelné; přibližně 2,5 – 2,7 kWh/ sol [7] [8] |
Zásoby energie | RTG (využívá radioaktivní rozpad 238 Pu ) |
stěhovák | 4 cm/s [9] |
Životnost aktivního života | Plánováno: Sol 668 ( 686 dní ) Aktuální: 3733 dní od přistání |
Orbitální prvky | |
Přistání na nebeském tělese | 6. srpna 2012, 05:17:57.3 UTC SCET |
Přistávací souřadnice | Kráter Gale , 4°35′31″ jižní šířky sh. 137°26′25″ východní délky / 4,59194 / -4,59194; 137,44028° S sh. 137,44028° E např. |
cílové zařízení | |
Rychlost přenosu |
až 32 kbps přímo na Zemi, až 256 kbps na Odyssey, až 2 Mbps na MRO [10] |
Palubní paměť | 256 MB [11] |
Rozlišení obrazu | 2 MP |
Logo mise | |
mars.jpl.nasa.gov/msl/ | |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Mars Science Laboratory ( MSL ) je program NASA , během kterého byl na Mars úspěšně dodán a provozován rover Curiosity třetí generace . Rover je samostatná chemická laboratoř několikrát větší a těžší než předchozí vozítka Spirit a Opportunity [2] [4] . Zařízení bude muset během několika měsíců ujet z 5 na 20 kilometrů a provést plnohodnotnou analýzu marťanských půd a složek atmosféry. K provedení řízeného a přesnějšího přistání byly použity pomocné raketové motory [12] .
Start Curiosity k Marsu proběhl 26. listopadu 2011, [13] měkké přistání na povrchu Marsu 6. srpna 2012. Očekávaná doba života na Marsu je jeden marťanský rok ( 686 pozemských dnů). Od srpna 2012 do ledna 2017 ušel 15,26 km [14] .
MSL je součástí dlouhodobého programu NASA pro robotický průzkum Mars Exploration Program . Na projektu se kromě NASA podílí také California Institute of Technology a Jet Propulsion Laboratory . Vedoucím projektu je Doug McCuistion z NASA z divize Other Planets [15] . Celkové náklady na projekt MSL jsou přibližně 2,5 miliardy $ [16] .
Specialisté americké vesmírné agentury NASA se rozhodli vyslat do kráteru Gale rover [3] [17] . V obrovském trychtýři jsou jasně viditelné hluboké vrstvy marťanské půdy , odhalující geologickou historii rudé planety [18] .
Název „Zvědavost“ byl vybrán v roce 2009 z možností, které navrhli školáci hlasováním na internetu [19] [20] . Mezi další možnosti patří Vision,Sunrise,Pursuit,Perception,Journey,Amelia,Adventure Wonder („Miracle“).
Devatenáctý marťanský lander NASA od ztracené meziplanetární stanice Mariner 3 při startu v roce 1964 .
V dubnu 2004 začala NASA prověřovat návrhy na vybavení nového roveru vědeckým zařízením a 14. prosince 2004 bylo rozhodnuto o výběru osmi návrhů. Koncem téhož roku byl zahájen vývoj a testování komponent systému, včetně vývoje jednosložkového motoru vyráběného firmou Aerojet , který je schopen dodat tah v rozsahu od 15 do 100 % maximálního tahu při konstantní plnicí tlak.
Všechny součásti roveru byly dokončeny do listopadu 2008, přičemž většina přístrojů a softwaru MSL pokračuje v testování. Překročení rozpočtu programu bylo asi 400 milionů $ . Následující měsíc NASA odložila start MSL na konec roku 2011 kvůli nedostatečné době testování.
Od 23. března do 29. března 2009 proběhlo na webu NASA hlasování o názvu roveru, na výběr bylo 9 slov [19] . 27. května 2009 bylo jako vítěz vyhlášeno slovo „Curiosity“, které navrhla Clara Ma , žákyně šestého ročníku z Kansasu [20] [21] .
Rover byl vypuštěn raketou Atlas 5 z Cape Canaveral 26. listopadu 2011. 11. ledna 2012 byl proveden speciální manévr, který odborníci označují za „nejdůležitější“ pro rover. V důsledku dokonalého manévru zařízení nabralo kurz, který jej přivedl do optimálního bodu pro přistání na povrchu Marsu.
28. července 2012 byla provedena čtvrtá menší korekce trajektorie, motory byly zapnuty pouze na šest sekund. Operace byla tak úspěšná, že nebyla nutná konečná oprava, původně plánovaná na 3. srpna [22] .
Přistání bylo úspěšné 6. srpna 2012 v 05:17 UTC [23] . Rádiový signál oznamující úspěšné přistání roveru na povrchu Marsu dorazil k Zemi v 05:32 UTC [24] .
Čtyři hlavní cíle MSL jsou: [25]
K dosažení těchto cílů bylo pro MSL stanoveno šest hlavních cílů: [26] [27]
V rámci výzkumu byl také měřen dopad kosmického záření na komponenty AMS během letu na Mars. Tato data pomohou odhadnout úrovně radiace, které čekají lidi na expedici s posádkou na Mars . [28] [29]
Letový modul |
Modul řídí trajektorii Mars Science Laboratory během letu ze Země na Mars. Zahrnuje také komponenty pro komunikaci za letu a tepelné řízení. Před vstupem do marťanské atmosféry se letový modul a sestupové vozidlo oddělí. | |
Zadní strana kapsle |
Kapsle je potřeba k sestupu atmosférou. Chrání rover před vlivem kosmického prostoru a přetížením při vstupu do atmosféry Marsu. V zadní části je schránka na padák. Vedle kontejneru je instalováno několik komunikačních antén. | |
" Nebeský jeřáb " | Poté, co tepelný štít a zadní část kapsle dokončí svůj úkol, odpojí se, čímž uvolní cestu pro vozidlo k sestupu a umožní radaru určit místo přistání. Jakmile je jeřáb odpojen, zajišťuje přesné a hladké klesání roveru na marťanský povrch, čehož je dosaženo použitím proudových motorů a je řízen radarem na roveru. | |
Mars rover Curiosity | Rover s názvem Curiosity obsahuje všechny vědecké přístroje a také důležité komunikační a energetické systémy. Během letu se podvozek složí, aby se ušetřilo místo. | |
Přední část kapsle s tepelným štítem |
Tepelný štít chrání rover před extrémním teplem, které lander zažívá, když se zpomaluje v marťanské atmosféře. |
Sestupové vozidlo | Hmotnost sestupového vozidla (zobrazeno s letovým modulem) je 3,3 tuny . Sestupové vozidlo slouží k kontrolovanému bezpečnému sestupu roveru při brzdění v marťanské atmosféře a měkkému přistání roveru na povrchu. |
Trajektorie Mars Science Laboratory ze Země na Mars byla řízena letovým modulem spojeným s kapslí. Výkonovým prvkem konstrukce letového modulu je prstencový vazník o průměru 4 metry [30] , vyrobený z hliníkové slitiny, vyztužený několika stabilizačními vzpěrami. Na povrchu letového modulu je instalováno 12 solárních panelů připojených k napájecímu systému. Na konci letu, než kapsle vstoupila do atmosféry Marsu, vygenerovaly asi 1 kW elektrické energie s účinností asi 28,5 % [31] . Pro energeticky náročné provozy jsou k dispozici lithium-iontové baterie [32] . Navíc došlo k propojení napájecího systému letového modulu, baterií sestupového modulu a napájecího systému Curiosity, což umožnilo přesměrovat energetické toky v případě poruch [33] .
Orientace kosmické lodi ve vesmíru byla určena pomocí hvězdného senzoru a jednoho ze dvou slunečních senzorů [34] . Sledovač hvězd pozoroval několik hvězd vybraných pro navigaci; sluneční senzor použil jako referenční bod Slunce. Tento systém je navržen s redundancí pro zlepšení spolehlivosti mise. Ke korekci trajektorie bylo použito 8 motorů na hydrazin , jehož pažba se nacházela ve dvou kulových titanových nádržích [32] .
Radioizotopový termoelektrický generátor (RTG) Curiosity neustále vyzařoval velké množství tepla, a proto, aby nedošlo k přehřátí kapsle, musel být umístěn v určité vzdálenosti od jejích vnitřních stěn. Některé další součásti (zejména baterie) se během provozu také zahřívaly a vyžadovaly odvod tepla. K tomu je kapsle vybavena deseti zářiči , které znovu vyzařují teplo do vesmíru; soustava potrubí a čerpadel zajišťovala cirkulaci chladicí kapaliny mezi chladiči a chlazenými zařízeními. Automatické řízení chladicího systému bylo prováděno pomocí několika teplotních čidel [32] .
Letový modul nemá vlastní komunikační systémy, má však anténu se středním ziskem ("Medium Gain Antenna", MGA), která je připojena k vysílači modulu sestupu [34] . Většina komunikace během letu, stejně jako během první fáze přistání, probíhá pomocí něj. MGA má vysokou směrovost a pro dosažení dobré kvality komunikace vyžaduje její orientaci ve směru Země [34] . Použití směrové antény dosahuje vyšších datových rychlostí při stejném výkonu vysílače než jednoduchá všesměrová anténa, jako je PLGA . Při optimální orientaci antény je zisk asi 18 decibelů , lze přes ni přenášet signály s levou nebo pravou polarizací [34] . Přenos je na frekvenci 8401 MHz , rychlost přenosu dat je až 10 kbps . Příjem probíhá rychlostí 1,1 kbps na frekvenci 7151 MHz [34] .
Kapsle vyrobená společností Lockheed Martin o hmotnosti 731 kg chránila Curiosity před účinky kosmického prostoru a také před účinky marťanské atmosféry při brzdění. Kromě toho byl v kapsli umístěn brzdící padák. Pro udržení komunikace bylo na kopuli padáku umístěno několik antén.
Kapsle se skládala ze dvou částí – přední a zadní. Kapsle je vyrobena z uhlíkových vláken s hliníkovými vzpěrami pro pevnost.
Řízení trajektorie a provádění manévrů při vstupu do marťanské atmosféry zajišťovalo osm malých motorů uvolňujících plyn. Motory vyvinuly tah asi 267 N a byly použity pouze ke změně rotace a orientace kapsle. Tyto motory se nepodílely na brzdění.
V zadní části kapsle je umístěn kontejner na padák, který zpomaloval sestup v atmosféře. Padák má průměr cca 16 m , je upevněn na 80 šňůrách a má délku přes 50 metrů . Vytvořená brzdná síla je 289 kN .
Na přední straně kapsle byl umístěn tepelný štít, který chránil rover před vystavením vysokým teplotám (až 2000 ° C ) při sestupu v atmosféře Marsu. Průměr tepelného štítu je 4,57 m . Jedná se o největší tepelný štít, jaký byl kdy vyroben pro výzkumnou misi. Clona je vyrobena z uhlíkových vláken impregnovaných fenolformaldehydovou pryskyřicí (PICA), podobnou té, která se používá na misi Stardust . Clona je schopna odolat tepelnému zatížení až 216 W/cm² , deformaci až 540 Pa a tlaku cca 37 kPa .
Sedm tlakových a teplotních senzorů je navrženo tak, aby shromažďovalo vysoce přesné údaje o zatížení tepelného štítu. Tyto údaje mají pro projektanty velký význam: s jejich pomocí lze provádět změny v konstrukci budoucích tepelných štítů. Obrazovka však byla optimalizována speciálně pro zemskou atmosféru, a ne pro Marťana (ten je 100krát vzácnější a 95 % tvoří oxid uhličitý). Požadovaná tloušťka štítu pro bezpečný návrat nebyla známa. Podle výsledků simulace a pro bezpečnost mise byla tloušťka vyrobena s rezervou, ale tloušťka zvyšuje hmotnost a snižuje užitečné zatížení. Výsledky použití tepelného štítu v MSL umožní snížit tloušťku štítu pro použití v budoucích marťanských misích.
Kapsle je upevněna na letovém modulu, který neměl vlastní komunikační systémy. Několik antén je umístěno na horní části kontejneru padáku kapsle. Pásmo X využívá dvě antény, Broadcast Parachute Antenna (PLGA) a Tilt Broadcast Antenna (TlGa), které jsou nutné pro komunikaci za letu. Antény se liší pouze umístěním, přičemž každá z nich pracuje v „slepém“ sektoru druhé antény. Zisk antén se pohybuje od 1 do 5 dB , přičemž obal padáku výrazně ovlivňuje šíření signálu a způsobuje jeho odraz. Na začátku letu (v malé vzdálenosti od Země) byla data přenášena rychlostí 1,1 kbps , rychlost příjmu dat dosáhla 11 kbps . S rostoucí vzdáleností se rychlost přenosu dat postupně snižovala až na několik desítek bitů za sekundu.
Během přistání probíhala komunikace v rozsahu decimetrových vlnových délek prostřednictvím široce směrové padákové antény (PUHF), skládající se z osmi malých antén upevněných na stěnách kontejneru, ve kterém byl padák složen [35] . Díky tomu jsou PLGA a TlGa ve srovnání s všesměrovými a přijímacími anténami velmi stabilní – informace lze přenášet v extrémních letových podmínkách i při vysokých rychlostech. Tento design byl dříve úspěšně použit ve Phoenixu . Zisk antény je od -5 do +5 dB a přenosová rychlost je alespoň 8 kbps .
Po oddělení padáku ve výšce asi 1800 m následuje další sestup pomocí osmi proudových motorů. Jejich konstrukce je podobná jako u brzdových motorů používaných v programu Viking , ale byly vylepšeny použité materiály a řídicí systémy. Každý z motorů vytváří tah od 0,4 do 3,1 kN , specifický impuls 2167 N s/kg . Kromě toho existuje speciální režim nízkého výkonu (1 % maximální spotřeby paliva), který se používá k zahřátí motorů a zlepšení jejich reakční doby. Průměrná spotřeba paliva je 4 kg za sekundu s rezervou 390 kg . Pro napájení během této fáze byly použity dvě lithium-železité sulfidové baterie . [36]
K nastavení rychlosti a měření vzdálenosti k povrchu se používá radarový systém Terminal Descent Sensor (TDS), upevněný na speciálních tyčích. Do akce vstupuje ve výšce 4 km a při rychlostech pod 200 m/s . Systém pracuje v pásmu Ka ( 36 GHz ) a vysílá signály o výkonu 12 W prostřednictvím šesti malých antén, každá s úhlem otevření 3°. Díky jejich umístění dostává navigační systém přesná data o pohybu ve všech třech osách, což je velmi důležité pro používání „skycrane“. Systém váží 25 kg a při aktivním provozu spotřebuje 120 wattů energie. [36]
Sky Crane je nejtěžší částí celého sestupového vozidla. Pustil se do práce asi 20 metrů od povrchu a spustil Curiosity na nylonových lankách z osmimetrové výšky jako jeřáb. Tento způsob sestupu je obtížnější než airbagy používané u předchozích roverů, které byly navrženy pro nerovný terén a výrazné snížení nárazů (rychlost dotyku: 0,75 m/s pro MSL, asi 12 m/s pro mise MER, 29 m/s pro sonda "Beagle-2" ). Vertikální rychlost Curiosity při přistání je tak nízká, že jeho podvozek dokáže zcela absorbovat sílu nárazu; nejsou tedy potřeba žádná další zařízení pro tlumení nárazů - na rozdíl například od vozidel Viking-1 a Viking-2 , která používala přistávací nohy s vestavěnými hliníkovými voštinový tlumiči, které se při přistání zhroutí a absorbují rázové zatížení . Během měkkého přistání rover pomocí tlakových senzorů určil okamžik vystřelení kabelů: informace z těchto senzorů umožnily určit, zda je Curiosity na povrchu zcela nebo částečně (ne se všemi koly). Když byl rover na povrchu Marsu, kabely a kabel byly odpojeny a "nebeský jeřáb", zvyšující výkon motorů, letěl do vzdálenosti 650 metrů od roveru, aby provedl tvrdé přistání. Proces spouštění roveru na kabely trval 13 sekund .
Během fáze sestupu má rover pouze jeden komunikační systém – „Small Deep Space Transponder“ (SDSt), vysílač pracující v pásmu X (8-12 GHz). Jedná se o pokročilý systém, který se již používá v Mars Exploration Rover . [34] Dvě hlavní vylepšení: zlepšená stabilita signálu se změnami teploty a menší únik spektrálních složek [34] . SDSt je zodpovědná za komunikaci po celou dobu letu a přistání na povrchu Marsu. Rover má identickou anténu, která však začíná fungovat až po přistání. Jsou přijímány signály s úrovní -70 dBm , šířka pásma závisí na síle signálu a nastavení (od 20 do 120 hertzů ) [34] . Rychlost přenosu dat se upravuje automaticky v závislosti na kvalitě signálu v rozsahu od 8 do 4000 bps [34] Systém váží 3 kg a spotřebuje 15 W elektrické energie.
Protože signály SDSt jsou slabé, používá se k jejich zesílení "Traveling Wave Tube Amplifier" (TWTA), jehož klíčovým prvkem je elektronka s postupnou vlnou . Používá se upravená verze TWT instalovaná na MRO . TWTA spotřebuje až 175 W elektrické energie, výkon rádiového signálu - až 105 W. Systém je chráněn před nízkým a vysokým napětím a váží 2,5 kg [34]
V poslední fázi přistání, po oddělení od kapsle, komunikaci s pozemní stanicí zajišťuje „Descent Low Gain Antenna“ (DLGA). Jedná se o otevřený vlnovod používaný jako anténa. Dříve byl signál přenášen ze sestupového vozidla do předchozích stupňů tímto vlnovodem. Zisk antény se pohybuje od 5 do 8 dB , protože signál podléhá odrazům a rušení od okolních konstrukčních prvků. Hmotnost takové antény je 0,45 kg [34] .
Po oddělení kapsle dojde ke ztrátě kontaktu mezi UHF komunikačním systémem a PUHF anténou a ty jsou nahrazeny "Descent UHF Antenna" (DUHF), která pokračuje v přenosu dat na této frekvenci. [34] Zisk této antény také velmi podléhá změnám v důsledku odrazů a rušení od okolních struktur a pohybuje se od -15 do +15 dB [34] .
Hmotnost kosmické lodi při startu byla 3839 kg , hmotnost roveru 899 kg [5] , hmotnost sestupového vozidla byla 2401 kg (včetně 390 kg pohonné hmoty pro měkké přistání); hmotnost letového modulu potřebná pro let na Mars je 539 kg .
Hlavní komponenty | Komponent | Váha | Přidání |
---|---|---|---|
Letový modul | 539 kg | z toho 70 kg paliva | |
Sestupové vozidlo | tepelný štít | 382 kg | |
Kapsle | 349 kg | ||
"Nebeský jeřáb" | 829 kg | ||
Pohonné hmoty | 390 kg | ||
Celkový | 2489 kg | ||
Mars rover Curiosity | 899 kg | ||
Celá hmota | 3388 kg |
Zařízení MSL:
MSL odstartovala z Cape Canaveral Launch Complex 41 na nosné raketě United Launch Alliance Atlas-5 541 . Tento dvoustupňový posilovač obsahuje centrální blok prvního stupně o průměru 3,8 m s motorem RD-180 ruské výroby vyvinutý v Design Bureau of NPO Energomash . Má čtyři bloky na tuhou pohonnou hmotu a horní stupeň Centaurus s přední kapotáží 5,4 m. Na nízkou oběžnou dráhu Země je schopen vynést až 17 443 kg . Atlas 5 byl také použit ke startu Mars Reconnaissance Orbiter a New Horizons . [jeden]
První a druhý stupeň spolu s motory na tuhá paliva byly smontovány 9. října poblíž odpalovací rampy. Kapotáž hlavy s nainstalovaným MSL byla přepravena na odpalovací rampu 3. listopadu. Spuštění proběhlo 26. listopadu v 15:02 UTC 2011.
Během letu Země-Mars zaznamenala MSL úroveň radiace uvnitř stanice pomocí detektoru kosmického záření RAD (Radiation Assessment Detector). Během této doby bylo zaznamenáno pět záblesků sluneční aktivity , z nichž jeden patřil k nejvýkonnější třídě X. Během přistání byl detektor RAD vypnutý. Curiosity je první z marťanských vozidel, které bylo speciálně vybaveno takovým detektorem.
Měkký sestup velké hmoty na povrch Marsu je velmi obtížný. Atmosféra je příliš řídká na to, aby se používaly pouze padáky nebo aerobraking , [54] a zároveň dostatečně hustá, aby při použití raketových motorů vytvářela značné problémy se stabilizací. [54] Některé předchozí mise používaly airbagy na způsob automobilových airbagů k tlumení nárazů při přistání, ale MSL je pro tuto možnost příliš těžký.
Curiosity přistál na povrchu Marsu pomocí systému Precision Reentry, Descent and Landing (EDL), který dosáhl měkkého přistání v rámci specifikované přistávací elipsy 20 km × 7 km [ 55] na rozdíl od 150 km × elipsa 20 km Přistávací systémy Mars Exploration Rovers (" Spirit " a " Opportunity "). [56]
Při přistání bylo použito 6 různých konfigurací sestupového vozidla, fungovalo 76 pyrotechnických zařízení. V jednom ze stupňů byl použit největší nadzvukový padák, jaký kdy lidstvo vytvořilo . [57] Přistávací sekvence, sestávající z návratu, sestupu a přistání, byla rozdělena na 4 části. [58]
Rover byl složen uvnitř aerodynamické kapsle, která ho chránila při cestování vesmírem a vstupu do marťanské atmosféry. 10 minut před vstupem do atmosféry se od kapsle odpojil letový modul, který byl zodpovědný za napájení, komunikaci a zrychlení během meziplanetárního letu. O minutu později s pomocí motorů nainstalovaných na kapsli byla rotace zastavena (2 otáčky za minutu) a došlo k přeorientování. [59] Atmosférický návrat byl proveden pod ochranou síta s ablativním tepelně stínícím povlakem z uhlíkových vláken impregnovaných fenolformaldehydovou pryskyřicí (PICA). Tento tepelný štít je s průměrem 4,5 m největším, jaký byl kdy vypuštěn do vesmíru [60] . Během letu v kapsli se pod vlivem odporu pohyb kosmické lodi v atmosféře Marsu zpomalil z rychlosti meziplanetárního letu 5,8 km/s na přibližně dvojnásobek rychlosti zvuku v atmosféře Marsu, při které se otevření padáku je možné. Velká část kompenzace chyb při přistání je prováděna řízeným algoritmem opětovného vstupu, který je podobný tomu, který používají astronauti vracející se na Zemi během programu Apollo . [59] Toto řízení využívalo vztlak generovaný aerodynamickou kapslí k vyrovnání jakékoli zjištěné chyby vzdálenosti a tím k dosažení vybraného místa přistání. Aby aerodynamická kapsle poskytovala vztlak, její těžiště se posunulo od centrální osy, což způsobilo naklonění kapsle během atmosférického letu, podobně jako u velitelského modulu Apollo . Toho bylo dosaženo dvěma vysypanými wolframovými předřadníky o hmotnosti každého asi 75 kg. [59] Vektor zdvihu byl řízen čtyřmi páry trysek systému reaktivního řízení, přičemž každý pár generoval asi 500 N tahu. Před otevřením padáku kapsle nejprve shodila zbývajících šest wolframových předřadníků, každý o hmotnosti asi 25 kg, aby se eliminoval posun těžiště. [59] Poté se ve výšce asi 10 km při rychlosti 470 m/s otevřel padák.
Když byla dokončena fáze návratu a kapsle zpomalila na dvojnásobek rychlosti zvuku v marťanské atmosféře (470 m/s), nadzvukový padák se rozmístil ve výšce asi 10 km, [56] [61] , jak tomu bylo dříve. na předchozích misích jako Viking , Mars Pathfinder a Mars Exploration Rovers . Tepelný štít byl poté upuštěn. V březnu a dubnu 2009 byl padák MSL testován v největším aerodynamickém tunelu světa a prošel letovými zkouškami. Padák má 80 šňůr , je přes 50 m dlouhý a má průměr cca 16 m. Padák má schopnost otevření rychlostí 2,2 Mach a je schopen vyvinout brzdnou sílu až 289 kN v atmosféře Marsu. [61] Ve výšce pod 3,7 km snímala kamera namontovaná na spodním povrchu roveru přibližně 5 snímků za sekundu (s rozlišením 1600 × 1200 pixelů) po dobu přibližně dvou minut - až do přistání roveru na povrchu Marsu bylo potvrzeno. [62]
Po zbrzdění padákem se ve výšce asi 1,8 km, pohybující se rychlostí asi 100 m/s, rover a sestupové vozidlo oddělily od kapsle s padákem. [56] Lander je plošina nad roverem s hydrazinovými jednopropelantovými raketovými motory s proměnným tahem namontovanými na tyčích vyčnívajících z plošiny ke zpomalení sestupu. Motory tohoto modulu byly vyvinuty na základě motorů používaných na landerech Viking (Mars Lander Engine). [63] Každý z osmi motorů produkoval tah až 3,1 kN. [64] V této době byl rover převeden z letové konfigurace (složený stav) do přistávací, přičemž se spouštěl na „skycrane“ pod trakční plošinou.
Systém jeřábu Sky jemně spustil kolo roveru dolů na povrch Marsu. Systém se skládal ze tří kabelů, které spouštěly rover, a elektrického kabelu spojujícího trakční modul a výzkumné vozidlo. Po spuštění roveru asi 7,5 m pod tahový modul se systém plynule zastavil a rover se dotkl povrchu [56] [59] [65] [66] .
Rover čekal 2 sekundy, nutné k potvrzení, že aparatura je na pevném povrchu, u kterého bylo měřeno zatížení kol. Poté rover odřízl kabely a elektrické kabely pomocí pyronožů. Osvobozená tryskací plošina letící do vzdálenosti asi 650 metrů provedla tvrdé přistání [67] , zatímco rover zahájil přípravy na práce na povrchu planety. Takový systém sestupu a přistání pomocí proudového pohonu a „nebeského jeřábu“ byl použit vůbec poprvé.
Schéma vstupu Curiosity do atmosféry Marsu.
Vzor přistání Curiosity, parašutismus.
Časová osa přistání Curiosity. Červená barva - reálný čas, modrá - čas příjmu signálu na Zemi.
Místo přistání Curiosity je v kvadrantu 51.
Rover provedl měkké přistání v určené oblasti Marsu 6. srpna 2012 ( Sol 0) v 05 UTC:17:57.3 [68] . Po přistání přenášel rover na Zemi v nízkém rozlišení první snímky z povrchu Marsu.
Přistání bylo živě vysíláno na webu NASA. Přes ustream.tv sledovalo přistání více než 200 000 diváků. Pokles atmosféry byl natočen z oběžné dráhy družicí Mars Reconnaissance Satellite .
Tým vědců zmapoval oblast, která zahrnuje kráter Gale. Území rozdělili na čtvercové úseky o rozměrech 1,3 × 1,3 km . Rover měkce přistál na čtverci 51, pojmenovaném „Yellowknife“ ( anglicky Yellowknife ), uvnitř přidělené přistávací elipsy. 22. srpna 2012 byla oblast, na které rover přistál, pojmenována „ Bradbury Landing “ na počest amerického spisovatele Raye Bradburyho , autora Marťanských kronik, který zemřel dva měsíce před přistáním roveru. [69] [70] [71]
7. srpna - Sol 1 - rover odeslal na Zemi první barevnou fotografii Marsu pořízenou kamerou MAHLI a také sérii 297 barevných snímků s nízkým rozlišením (192 × 144 pixelů), z nichž je video sestupu roveru a přistání bylo upraveno. Tyto snímky byly pořízeny, když plavidlo sestupovalo do kráteru Gale s kamerou MARDI směřující dolů.
8. srpna – Sol 2 – Navigační kamery pořídily první snímky marťanské krajiny. [72]
9. srpna - Sol 3 - rover úspěšně rozmístil a nasměroval anténu směrem k Zemi pro komunikaci, shromáždil údaje o záření a teplotě. Rover také vyslal na Zemi sérii 130 snímků v nízkém rozlišení (144 × 144 pixelů), ze kterých bylo vytvořeno první panorama oblasti [73] obklopující rover. John Grotzinger, ředitel výzkumu na California Institute of Technology, řekl, že krajina na snímcích velmi připomíná Mohavskou poušť v Kalifornii [74] . Ruský detektor neutronů DAN byl poprvé zapnut v pasivním režimu a úspěšně prošel testem. Hlavní kamera MASTCAM byla zkalibrována. Dále byly testovány následující přístroje: APXS (alfa spektrometr), CheMin (chemický analyzátor) a SAM.
10. srpna - Sol 4 - Příprava na změnu softwaru z "landerové" verze na "marťanskou" verzi navrženou pro běh na povrchu planety.
11.–14. srpna – Sol 5–8 – Výměna softwaru. Curiosity poslala zpět na Zemi první environmentální záběry ve vysokém rozlišení (1200×1200 pixelů) pořízené Mastcamem [75] [76] a také nové vysoce kvalitní snímky, které ukazují stopy starověkých řek. Přesné místo přistání roveru bylo určeno ze snímků pořízených pomocí kamer přístroje a přístroje HiRISE marťanského průzkumného satelitu .
15. srpna - Sol 9 - Test vědeckých přístrojů (APXS, CheMin, DAN) [77] .
17. srpna - Sol 11 - Zařízení DAN bylo zapnuto v aktivním režimu, fungovalo jednu hodinu normálně bez komentáře a na příkaz bylo vypnuto. Byly získány první vědecké informace o složení hmoty Marsu a o radiačním pozadí v oblasti přistání [78] . Bylo zahájeno testování zařízení REMS.
19. srpna - Sol 13 - První použití CheCam. Detekční paprsek o energii 14 mJ s třiceti krátkými pulsy po dobu 10 sekund zasáhl svůj první cíl - kámen č. 165 , nacházející se ve vzdálenosti asi tří metrů od roveru a nazývaný Coronation (z angličtiny - "Coronation"). V místě dopadu se atomy kamene proměnily ve svítivé ionizované plazma a začalo vyzařovat ve světelné oblasti. Světlo z plazmy zachytila ChemCam, která provedla spektrometrická měření ve třech kanálech: ultrafialovém, viditelném fialovém, viditelném a blízkém infračerveném. Kvalita práce ChemCam předčila všechna očekávání a ukázala se být ještě vyšší než na Zemi [79] [80] [81] . Manipulátor roveru byl úspěšně otestován [82] .
22. srpna - Sol 16 - První pohyb Roveru. Curiosity vyjel vpřed o 4,5 metru, otočil se o 120 stupňů a zajel zpět o 2,5 metru. Délka cesty byla 16 minut [83] .
29. srpna - 22. solu - rover zamířil do oblasti Glenelg a cestoval 16 metrů na východ. Navíc byly získány první barevné snímky kamery MastCam MAC ve vysokém rozlišení (29000x7000 pixelů, mozaika 130 snímků). Celkem zařízení přeneslo dva snímky, které zachytily horu Aeolis ( neof. Mount Sharp) a panorama kolem ní.
30. srpna – Sol 24 – Rover urazil 21 metrů směrem na Glenelg [84] .
5.-12. září - Sol 30-37 - Rover udělal dlouhou zastávku na cestě do Glenelgu a otevřel paži, aby otestoval přístroje na své věži . Místo, kde se testy prováděly, nebylo vybráno náhodou – Curiosity musel být během testu pod určitým úhlem vůči slunci a stát na rovném povrchu. Mechanická „paže“ dlouhá 2,1 metru provedla několik pohybů a provedla řadu akcí. Test pomohl vědcům pochopit, jak manipulátor funguje v marťanské atmosféře po dlouhé vesmírné cestě, ve srovnání s podobnými testy, které byly provedeny na Zemi. Celková vzdálenost, kterou rover urazil za měsíc pobytu na Marsu, byla 109 metrů, což je čtvrtina vzdálenosti od místa přistání do oblasti Glenelg [85] [86] .
14.-19. září - Sol 39-43 - rover v těchto dnech ujel 22, 37, 27, 32 a 31 metrů, resp. Celková vzdálenost, kterou rover ujel od 5. srpna, byla 290 metrů. Na Sol 42 Curiosity použila MastCam k „pozorování“ částečného zatmění Slunce způsobeného přechodem Phobosu přes sluneční disk [87] [88] [89] .
20. září - Sol 44 - Rover pomocí manipulátoru začal prozkoumávat kus skály ve tvaru pyramidy o výšce 25 centimetrů a šířce 45 centimetrů, nazvaný " Jake Matijevic " ( eng. Jake Matijevic ) na památku Zaměstnanec NASA, který byl vedoucím misí Sojourner, Spirit a Opportunity a zemřel 20. srpna 2012. Kromě toho byla znovu testována zařízení APXS a ChemCam [90] .
24. září - Sol 48 - Rover dokončil průzkum skály Jake Matijevic a cestoval 42 metrů směrem ke Glenelgu téhož Sol. Celková vzdálenost ujetá roverem od 5. srpna byla 332 metrů [91] .
25. září – Sol 49 – Rover urazil 31 metrů směrem na Glenelg. Celková vzdálenost ujetá roverem od 5. srpna byla 367 metrů [92] .
26. září – Sol 50 – Rover urazil 49 metrů směrem na Glenelg. Celková vzdálenost ujetá roverem od 5. srpna byla 416 metrů [93] .
2. října – Sol 56 – celková vzdálenost ujetá roverem od 5. srpna je 484 metrů [94]
7. října – Sol 61 – Curiosity poprvé nabrala půdu svým 7 cm kbelíkem pro výzkum CHIMRA.
Začátek října 2012 — zveřejnění informací o výsledcích nástroje SAM při hledání metanu. Zveřejnění informací o výsledcích provozu přístroje REMS za prvních 40 dnů provozu roveru.
9. února – Curiosity, která začala vrtat na povrchu Marsu, vyprodukovala první vzorek pevné půdní horniny [95] .
4. července - Rover cestuje na základnu Mount Sharp. Během své cesty, která bude trvat asi rok, urazí rover asi 8 km trasy a provede také komplexní studie půdy, vzduchu a radioaktivního pozadí planety. Tak dlouhá doba cestování je způsobena několika důvody. Za prvé, na cestě k Mount Sharp je mnoho polí písečných dun. Rover je bude muset obejít, aby tam neuvízl navždy, jako se to stalo s roverem Spirit. Za druhé, během cesty mohou být objeveny také zajímavé vzorky marťanských hornin a Curiosity pak pošle tým, aby zastavil a analyzoval nálezy.
Curiosity objevila stopy starověkého jezera na Marsu. Výsledky výzkumu byly publikovány 9. prosince v časopise Science (článek byl přijat 4. července 2013), jejich stručný přehled přináší Science World Report . Stopy jezera byly nalezeny v lokalitě Yellowknife Bay v kráteru Gale, kde rover funguje od srpna 2012. Analýza sedimentárních hornin na tomto místě ukázala, že nejméně jedno jezero existovalo v kráteru Gale asi před 3,6 miliardami let. Jezero bylo údajně sladkovodní a obsahovalo klíčové chemické prvky nezbytné pro život: uhlík, vodík, kyslík, dusík a síru. Vědci naznačují, že v takové vodě by mohly existovat jednoduché bakterie, jako jsou chemolitoautotrofní bakterie (to znamená, že získávají energii z oxidace anorganických sloučenin a jako zdroj uhlíku využívají oxid uhličitý). Vědci však upozornili na skutečnost, že dosud nebyly nalezeny žádné známky života na Marsu. Podle nich dnes můžeme hovořit pouze o tom, že v kráteru Gale mohlo být jezero, které by mohlo poskytnout příznivé podmínky pro mikroorganismy [96] .
V září 2014 Curiosity dosáhla úpatí hory Mount Sharp a začala ji zkoumat [97] .
Dne 23. září vrtal, v následujících dnech byly získané vzorky rozebrány [98] .
Od přistání urazil Curiosity více než 16 km a vystoupal svah Mount Sharp o 165 m. [99]
Po 18 měsících nečinnosti se palubní laboratoř roveru Curiosity vrátila do provozuschopného stavu díky práci inženýrů z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), kteří téměř rok hledali řešení problému. Inženýři „naučili“ rover, jak používat jeho rozbitou vrtnou soupravu novým způsobem, a nyní může rover znovu sbírat vzorky marťanských hornin a odesílat je do své palubní laboratoře k analýze [100] .
Ve dnech 16. a 17. srpna bylo při testu přístroje REMS poprvé zjištěno kolísání denních teplot v oblasti přistání roveru (jižní polokoule rudé planety, 4,5 stupně jižní šířky). . Teplotní rozsah povrchu byl od +3°С do -91°С, atmosféra v místě přistání byla od -2°С do -75°С [101] . Rozsah kolísání atmosférického tlaku se pohybuje o 10–12 % (pro srovnání denní kolísání atmosférického tlaku na Zemi nepřesahuje 1,2 %). Takové "houpačky" jsou schopny přivést i řídkou atmosféru Marsu k šílenství, které se projevuje pravidelnými globálními písečnými bouřemi. Kromě toho vědci pomocí meteorografu REMS zjistili, že nadcházející marťanské jaro se ukázalo být nečekaně teplé: přibližně polovinu doby, než byla denní teplota nad 0 °C, průměrná teplota byla přibližně +6 °C přes den a -70 °C. C v noci [102] .
V období od 6. srpna do 6. září, během kterého rover ujel více než 100 metrů , zaznamenal přístroj DAN, pracující v aktivním režimu denně po dobu 15 minut , zanedbatelný obsah vody v půdě, asi 1,5-2 %, což je hodně méně, než se očekávalo. Zpočátku se předpokládalo, že hmotnostní podíl vody v půdě v oblasti kráteru Gale je 5–6,5 % [103] [104] .
18. září Curiosity pomocí MastCam „pozoroval“ částečné zatmění Slunce způsobené přechodem Phobosu přes sluneční disk. Vědci se domnívají, že získané snímky umožní pochopit, jak moc se Mars „stlačuje“ a „natahuje“ v důsledku působení slapových sil , když se jeho satelity přibližují. Tato data pomohou zjistit, z jakých hornin se rudá planeta skládá, a doplní naše chápání toho, jak se Mars utvářel v dávné minulosti sluneční soustavy [105] .
27. září NASA oznámila, že vozítko objevilo stopy starověkého potoka , který tekl ve studijní oblasti roveru. Vědci na obrázcích našli kousky slepence tvořeného stmelenými vrstvami štěrku, které se vytvořily na dně starověkého potoka. Voda v něm proudila rychlostí asi 0,9 m/s a hloubka byla asi půl metru. Jde o první případ nálezu tohoto druhu dnových sedimentů a první významný objev Curiosity [106] .
11. října NASA oznámila výsledky studie skály Jakea Matijeviče, kterou rover prozkoumal koncem září. Chemická analýza „Jakea“ ukázala, že je bohatý na alkalické kovy , což je pro marťanské horniny atypické. Soudě podle spektra je tento kámen „mozaikou“ jednotlivých zrnek minerálů, včetně pyroxenu , živce a olivínu . Navíc spektrometr APXS zaznamenal v Jakeovi neobvykle vysokou koncentraci dalších prvků, včetně zinku, chloru, bromu a dalších halogenů [107] .
30. října NASA oznámila výsledky studie minerálního složení půdy na Marsu . Kuriózní studie ukázaly, že půda Rudé planety se skládá z přibližně stejných zrn minerálů jako sopečný tuf v blízkosti sopek na Havajských ostrovech . Polovinu půdy tvoří drobné krystalky vulkanických hornin, na nichž lví podíl tvoří živce, olivín a pyroxen. Tyto horniny jsou na Zemi rozšířeny v okolí sopek a pohoří. Druhou polovinu půdy tvoří amorfní hmota, jejíž chemické složení a strukturu vědci teprve zkoumají. Minerální složení půdy jako celku odpovídá představě, že by povrch Marsu mohl být pokryt vodou v dávné minulosti Rudé planety [108] .
28. listopadu na specializované konferenci na univerzitě Sapienza v Římě oznámil vedoucí JPL Charles Elachi, který má na starosti výzkumnou misi, že podle předběžných údajů byly na Rudé planetě nalezeny jednoduché organické molekuly. [109] . NASA ale již 29. listopadu popřela „zvěsti o průlomových objevech“ [110] . 3. prosince NASA oznámila, že přístroj SAM detekoval čtyři organické sloučeniny obsahující chlór, ale odborníci si nejsou zcela jisti jejich marťanským původem.
9. února - Přístroj Curiosity, který začal vrtat povrch Marsu (první v historii výzkumu ), získal první vzorek pevné půdní horniny [111] .
12. března 2013 SAM a CheMin analyzovaly data z vrtů a našly stopy síry, dusíku, vodíku, kyslíku, fosforu a uhlíku [112] [113] .
16. prosince – NASA během průzkumu Curiosity [114] [115] hlásí objev organických sloučenin a krátký výbuch 10násobku koncentrace metanu .
V září 2017 byla hlášena přímá detekce boru v půdě v kráteru Gale pomocí přístroje ChemCam pomocí laserové jiskrové emisní spektrometrie . Záření registrované přístroji o vlnové délce mezi 249,75 a 249,84 nanometrů svědčilo o obsahu boru ve studované hornině [116] [117] .
DAN . Během prvních 100 dnů provozu Curiosity provedl DAN 120 měření, a to jak během pohybu roveru, tak během jeho zastávek. Přibližně polovina měření (58 sezení) byla provedena v aktivním režimu a polovina v pasivním režimu. Výsledky nám umožňují mluvit o dvouvrstvé povaze marťanské půdy. Na samotném povrchu leží suchá vrstva o tloušťce 20-40 cm s obsahem vody nepřesahujícím 1 % hmotnosti, pod ní v hloubce do metru je půda s poměrně vysokým obsahem vody, který se mění výrazně podél trasy a místy přesahuje 4 %. Je možné, že vlhkost stále roste s hloubkou, ale přístroj DAN není schopen získat data z hloubek větších než 1 m [51] .
RAD . Detektor záření RAD byl zapnut ještě na oběžné dráze Země v listopadu 2011, při přistání byl vypnut a poté znovu uveden do provozu na povrchu. První výsledky jeho práce byly zveřejněny již v srpnu 2012, ale kompletní analýza dat si vyžádala více než 8 měsíců výzkumu. Na konci května 2013 vyšel v časopise Science článek amerických vědců, kteří analyzovali fungování detektoru záření RAD. Podle výsledků výzkumu vědci došli k závěru, že účastníci pilotovaného letu na Mars dostanou potenciálně smrtelnou dávku kosmického záření: přes 1 sievert ionizujícího záření, z čehož dvě třetiny cestující obdrží během letu na Mars (asi 1,8 milisievertů radiace za den) [118] [119] . Začátkem prosince 2013 vyšel v časopise Science článek amerických vědců z Southwestern Research Institute, který uvádí, že tělo člověka nebo jiných živých bytostí nashromáždí asi 0,21 milisievertů ionizujícího záření za den, což je desetkrát více než podobné hodnoty pro Zemi. Jak poznamenávají autoři článku, tato hodnota je pouze 2x menší než úroveň radiace ve vesmíru, naměřená při letu Curiosity ze Země na Mars. Celkově lidské tělo během roku života na Marsu pohltí asi 15 rentgenů ionizujícího záření, což je 300krát více, než je roční limit dávky pro pracovníky v jaderném průmyslu. Tato okolnost stanoví maximální bezpečnou dobu pro pobyt lidí na Marsu bez zdravotních rizik ve výši 500 dní [120] . Je důležité poznamenat, že data RAD byla shromážděna během vrcholu 11letého cyklu sluneční aktivity, v době, kdy je tok galaktického kosmického záření relativně nízký (sluneční plazma normálně galaktické paprsky rozptyluje). Údaje RAD navíc naznačují, že přímo na povrchu Marsu bude obtížné hledat známky života, podle některých zpráv je vhodná hloubka pro hledání asi 1 metr. Podrobná studie však ukázala, že zatímco komplexní sloučeniny, jako jsou proteiny v hloubce 5 cm, podléhají úplné anihilaci po dobu několika set milionů let, jednodušší sloučeniny s atomovou hmotností menší než 100 am.u. může za takových podmínek přetrvávat více než 1 miliardu let a MSL lze detekovat [121] . Podle NASA se navíc některé části povrchu Marsu pod vlivem eroze dramaticky změnily. Zejména Yellowknife Bay , kde se odehrává část mise Curiosity, byla před 80 miliony let pokryta vrstvou horniny o tloušťce 3 metry a podél okraje jsou oblasti, které byly odkryty maximálně před 1 milionem let , v důsledku čehož byla horní vrstva vystavena záření relativně krátkou dobu [122] .
21. srpna 2012 (Sol 15) měl rover svou první poruchu: jednomu ze dvou větrných senzorů se nepodařilo určit rychlost a směr atmosférického proudění. Experti NASA navrhli, že zařízení bylo poškozeno malými kousky kamene zvednutými z povrchu během přistání roveru. Odstraňování problémů se nezdařilo. Rover však bude schopen provádět všechna potřebná měření pomocí dalšího dochovaného senzoru [123] .
Dne 9. října 2012 (Sol 62) NASA oznámila objev malého jasného objektu poblíž roveru, o kterém se předpokládá, že je fragmentem samotného roveru. V této souvislosti bylo rozhodnuto o dočasném pozastavení plánovaných operací s bagrem za účelem zjištění povahy objektu a posouzení možného dopadu incidentu na další průběh mise [124] . Během Sol 63 byl objevený předmět podrobně studován pomocí CheCam. Experti NASA došli k závěru, že malý lesklý kousek byl ochranným štítem, který chránil elektronické součástky před poškozením během letu a přistání zařízení. Na Curiosity byl přilepen lepicí hmotou, která snižuje možnost fyzického poškození roveru na minimum. Na druhou stranu NASA nevylučuje, že tento fragment je součástí landeru, který odpadl při sestupu roveru na povrch Marsu [125] .
28. února 2013 byla Curiosity na pár dní uvedena do „bezpečného režimu“ kvůli poruše flash paměti počítače [126] .
21. listopadu 2013 odborníci z NASA zastavili práci Curiosity v souvislosti s detekcí odchylky napětí v síti mezi podvozkem roveru a palubní 32voltovou napájecí sběrnicí, která se snížila ze standardních 11 voltů na 4 volty [127 ] . 26. listopadu se rover vrátil do práce. Odborníci, kteří situaci analyzovali, došli k závěru, že příčinou poklesu napětí byl vnitřní zkrat v radioizotopovém termoelektrickém generátoru roveru (konstrukce generátoru takové zkraty umožňuje a nemají vliv na výkon roveru ) [128] .
Kromě poruch skutečných vědeckých přístrojů a elektroniky roveru je hrozbou pro misi přirozené opotřebení kol, které od poloviny roku 2018 nepřekročilo vypočítané limity.
Od poloviny roku 2015 bude financování mise Curiosity pokračovat až do září 2016. Než tato lhůta uplyne, vědci zaměstnaní v programu Curiosity požádají NASA o prodloužení mise o další dva roky. Plánuje se, že se proces bude opakovat, dokud bude rover v provozu [129]
Místo havárie padáku použitého k přistání roveru Curiosity.
Pohled na stopy vozítka Curiosity z vesmíru. Začátek jeho cesty podél kráteru Gale.
"Autoportrét" Zvědavost. Fotka stěžně roveru. (kamera MAHLI)
Panorama spodní části vozítka Curiosity. Ze snímků pořízených fotoaparátem MAHLI.
Kalibrační cíl pro kameru MAHLI (Curiosity rover).
![]() |
|
---|---|
V bibliografických katalozích |
Průzkum Marsu kosmickou lodí | |
---|---|
Letící | |
Orbitální | |
Přistání | |
rovery | |
Marshalls | |
Plánováno |
|
Doporučeno |
|
Neúspěšný | |
Zrušeno |
|
viz také | |
Aktivní kosmické lodě jsou zvýrazněny tučně |
|
|
---|---|
| |
Vozidla vypuštěná jednou raketou jsou oddělena čárkou ( , ), starty jsou odděleny interpunkcí ( · ). Lety s posádkou jsou zvýrazněny tučně. Neúspěšné spuštění je označeno kurzívou. |
Lockheed a Lockheed Martin Corporation | Letecká a vesmírná technologie společností|
---|---|
Bojovníci | |
Bicí | F-117 Nighthawks |
Vojenský transport | |
inteligence | |
Cestující | |
těžce ozbrojený | AC-130 Spectre |
obecný účel | |
Výcvik | |
Hlídka | |
Bez posádky | |
Vrtulníky |
|
kosmická loď | |
satelity | |
Vojenské satelity | |
Odpalovací vozidla |