Co Curiosity našla na Marsu. Mars rover "Curiosity" (Mars Science Laboratory). Vesmírné komunikační stanice

Věda

Mars rover NASA Zvědavost, která už funguje na Marsu více než jeden a půl roku, podařilo učinit mnoho objevů, rozšířit naše znalosti a představy o Rudé planetě, zejména o její vzdálená minulost.

Mars a Země, jak se ukázalo, jsou zapnuté raná stadia existence, byly dost podobné. Existoval dokonce předpoklad, že život nejprve vznikl na Marsu a poté přišel na Zemi. To jsou však jen dohady. Je mnoho věcí, které nevíme jistě, ale Velmi blízko Blížíme se k řešení.

Rover zvědavosti

1) Raný Mars byl obýván živými tvory, možná po dlouhou dobu

Po skupině výzkumníků, kteří s roverem pracují Zvědavost, zjistili, že v kráteru Gale kdysi tekly řeky a potoky, uvedli, že tam byly také celé jezero šplouchalo. Toto malé, protáhlé sladkovodní jezero pravděpodobně existovalo přibližně před 3,7 miliardami let.

Tato voda je na povrchu planety jako podzemní voda, která se dostala do hloubky několik set metrů, obsahoval vše potřebné pro vznik mikroskopického života.

Kráter Gale byl teplejší, vlhčí a přibližně obyvatelný Před 3,5 - 4 miliardami let. Tehdy se podle vědců začaly na Zemi objevovat první živé organismy.

Byl Mars domovem primitivních mimozemských tvorů? Mars rover Zvědavost nemůže a nikdy nebude moci dát 100% přesná odpověď na tuto otázku, ale objevy, které učinil, naznačují, že pravděpodobnost, že primitivní Marťané skutečně existovali, je velmi vysoká.

Kráter Gale

2) Voda kdysi tekla na mnoha místech Marsu

Až donedávna si vědci ani nedokázali představit, že na Marsu kdysi byla místa. divoké řeky a velké vodní plochy tekutá voda. Pozorování s umělé družice, které jsou na oběžné dráze Marsu, umožnily výzkumníkům hádat o tom. Nicméně je to rover Zvědavost pomohl dokázat, že řeky a jezera skutečně existovaly.

Fotografie pořízené roverem na povrchu Rudé planety ukazují mnohé zkamenělé struktury, což jsou stopy řek a potoků, kanálů, delt a jezer, které zde kdysi existovaly.

Novinky z marsovského roveru

3) Stopy nalezené na Marsu organická hmota

Hledejte na základě organických složek uhlík- jeden z hlavních cílů mise marťanského roveru Zvědavost, úkol, který bude nadále plnit. A přestože miniaturní chemická laboratoř na palubě volala Analýza vzorků na Marsu(SAM) již objevil šest různých organických složek, jejich původ stále zůstává záhadou.

Chemická laboratoř na palubě Sample Analysis na Mars roveru

"Není pochyb o tom, že SAM detekoval organické látky, ale nemůžeme s jistotou říci, že tyto složky jsou marťanského původu,"- říkají výzkumníci. Existuje několik možností vzniku těchto látek, například průsaky v peci SAM organická rozpouštědla ze Země, které jsou nezbytné pro některé chemické experimenty.

Hledání organické hmoty na Marsu však během prací velmi pokročilo Zvědavost. Každá nová sbírka marťanské půdy a písku obsahovala zvýšení koncentrace organické látky, tedy různé vzorky marťanského materiálu vykazují zcela odlišné výsledky. Pokud by organické látky nalezené na Marsu byly pozemského původu, jejich koncentrace by byla víceméně stabilní.

SAM je nejsložitější a nejdůležitější nástroj, jaký byl kdy provozován na jiné planetě. Pochopitelně to chce čas jak se s tím nejlépe pracuje?.

Mars rover 2013

4) Na Marsu je škodlivé záření

Galaktické kosmické paprsky a sluneční záření útočí na Mars a vysokoenergetické částice rozbíjejí vazby umožnit živým organismům přežít. Když zavolalo zařízení , která měří úrovně radiace, provedla první měření na povrchu Rudé planety, výsledky byly jednoduše úžasné.

Radiační vyhodnocovací detektor

Radiace detekovaná na Marsu je prostě škodlivé pro mikroby, který mohl žít na povrchu i v hloubce několika metrů pod zemí. Navíc zde bylo takové záření s největší pravděpodobností pozorováno při minulém několik milionů let.

Aby vědci otestovali, zda jsou nějaké živé bytosti schopny přežít za takových podmínek, vzali si jako model pozemskou bakterii Deinococcus radiodurans, který vydrží neuvěřitelné dávky záření. Pokud se bakteriím líbí D.radiodurany,se objevil v době, kdy byl Mars vlhčí a teplá planeta a když to ještě mělo atmosféru, tak teoreticky mohli přežít po dlouhé době klidu.

Živá bakterie Deinococcus radiodurans

Rover Curiosity 2013

5) Záření z Marsu narušuje normální průběh chemické reakce

Vědci pracující s Mars roverem Zvědavost, zdůrazňují, že vzhledem k tomu, že záření narušuje normální průběh chemických reakcí na Marsu, organické látky je obtížné odhalit na jeho povrchu.

Použitím metoda radioaktivního rozpadu, který se používá i na Zemi, vědci z Caltech zjistil, že povrch v oblasti Glenelg (Kráter Gale) byl vystaven radiaci asi po dobu 80 milionů let.

Tento nová metoda může pomoci najít místa na povrchu planety, která byli méně vystaveni radiaci zasahování do chemických reakcí. Taková místa mohou být v oblasti skal a říms, které byly vytesány větry. Radiaci v těchto oblastech mohly blokovat kameny, které visely shora. Pokud výzkumníci taková místa najdou, začnou tam vrtat.

Nejnovější zprávy Mars rover

Cestovní zpoždění

Mars rover Zvědavost byl požádán ihned po přistání speciální trasa, podle kterého musí řídit kurz k vědecky zajímavému Sharpeův smutek výška cca 5 kilometrů, která se nachází v centru Kráter Gale. Mise již probíhá více než 480 dní a rover potřebuje ještě několik měsíců, než se dostane do požadovaného bodu.

Co zdrželo rover? Na cestě k hoře byl objeven mnoho důležitých a zajímavé informace . V současné době Curiosity míří k Mount Sharp téměř nepřetržitě, postrádá potenciálně zajímavá místa.

Vědci, kteří našli a analyzovali potenciálně obyvatelné prostředí na Marsu Zvědavost bude pokračovat v práci. Když bude jasné, kde jsou oblasti chráněné před zářením, dostane rover příkaz k vrtání. Mezitím Zvědavost přiblížení k původnímu cíli – Mount Sharpe.

Foto z roveru

Odebírání vzorků

Fotografie pořízená roverem během jeho práce v oblasti Rocknest v říjnu až listopadu 2012

Autoportrét. Fotografie je koláží desítek snímků pořízených pomocí fotoaparátu na konci robotické paže roveru. V dálce je vidět Mount Sharp

První vzorky marťanské půdy odebrané roverem

Jasný objekt ve středu snímku je s největší pravděpodobností fragment lodi, který se odlomil při přistání

Pro studium povrchu a struktury Marsu byla vytvořena vědecká laboratoř s názvem Curiosity. Rover je vybaven chemickou laboratoří, která mu pomáhá při jeho výkonu úplná analýza půdní složky marťanské půdy. Rover byl uveden na trh v listopadu 2011. Jeho let trval o něco méně než rok. Curiosity přistála na povrchu Marsu 6. srpna 2012. Jejím úkolem je studovat atmosféru, geologii, půdy Marsu a připravit lidi na přistání na povrchu. Jaké další známe? zajímavá fakta o roveru Curiosity?

S pomocí 3 párů kol o průměru 51 cm se rover volně pohybuje po povrchu Marsu. Dvě zadní a přední kola jsou ovládána rotačními elektromotory, což umožňuje otáčet se na místě a překonávat překážky až do výšky 80 cm.
Sonda zkoumá planetu pomocí tuctu vědeckých přístrojů. Přístroje detekují organický materiál, studují je v laboratoři instalované na roveru a zkoumají půdu. Speciální laser čistí minerály z různých vrstev. Curiosity je také vybavena 1,8metrovým robotickým ramenem s lopatkou a vrtačkou. S jeho pomocí sonda sbírá a studuje materiál, zatímco je 10 m před ní.
Curiosity váží 900 kg a má na palubě vědecké vybavení 10x větší a výkonnější než ostatní rovery vytvořené na Marsu. Pomocí minivýbuchů vznikajících při sběru půdy jsou molekuly zničeny a zůstávají pouze atomy. To pomáhá podrobněji studovat složení. Další laser skenuje vrstvy země a vytváří 3D model planety. Vědcům tak ukazuje, jak se povrch Marsu měnil v průběhu milionů let.
Curiosity je vybavena komplexem 17 kamer. Do této chvíle vozítka na Marsu přenášela pouze fotografie, ale nyní dostáváme i video materiál. Videokamery natáčí v HD při 10 snímcích za sekundu. V tuto chvíli je veškerý materiál uložen v paměti sondy, protože rychlost přenosu informací na Zemi je velmi nízká. Když nad ní ale přelétne jedna z orbitálních družic, Curiosity na ni shodí vše, co za den zaznamenala, a už to přenese na Zemi.
Curiosity a raketa, která ji vynesla na Mars, mají motory a některé přístroje ruské výroby. Toto zařízení se nazývá detektor odražených neutronů a ozařuje zemský povrch do hloubky 1 metru, uvolňuje neutrony hluboko do molekul půdy a sbírá jejich odraženou část pro důkladnější studium.
Jako místo přistání roveru byl vybrán kráter pojmenovaný po australském vědci Walteru Galeovi.. Na rozdíl od jiných kráterů má kráter Gale v poměru k terénu nízké dno. Kráter má průměr 150 km a v jeho středu je hora. Stalo se to díky tomu, že když meteorit spadl, vytvořil nejprve kráter a poté látka, která se vrátila na jeho místo, nesla vlnu, která zase vytvořila vrstvu hornin. Díky tomuto „zázraku přírody“ nemusí sondy kopat hluboko, všechny vrstvy jsou ve veřejné doméně.
Zvědavost je poháněna nukleární energie . Na rozdíl od jiných roverů na Marsu (Spirit, Opportunity) je Curiosity vybavena generátorem radioizotopů. Ve srovnání se solárními panely je generátor pohodlný a praktický. Při práci vám nepřekáží ani písečná bouře, ani nic jiného.
Vědci z NASA tvrdí, že sonda hledá pouze přítomnost forem života na planetě. Nechtějí zavedený materiál objevovat později. Specialisté si proto při práci na roveru oblékli ochranné obleky a byli v izolované místnosti. Pokud bude na Marsu objeven život, NASA zaručuje, že zprávu zveřejní.
Procesor počítače roveru není příliš výkonný.. Ale pro astronauty to není tak důležité, důležitá je stabilita a zkouška časem. Procesor navíc pracuje v podmínkách vysoké úrovně radiace a to se odráží i na jeho konstrukci. Veškerý software Curiosity je napsán v C. Absence objektových konstrukcí zabraňuje většině chyb. Obecně se programování sondy neliší od jakékoli jiné.
Komunikace se Zemí je udržována pomocí centimetrové antény, která poskytuje rychlost přenosu dat až 10 Kbps. A satelity, kterým rover přenáší informace, mají rychlost až 250 Mbit.
Fotoaparát Curiosity má ohniskovou vzdálenost 34 mm a světelnost f/8. Spolu s procesorem je fotoaparát považován za zastaralý, protože jeho rozlišení nepřesahuje 2 megapixely. Design Curiosity začal v roce 2004 a na tu dobu byl fotoaparát považován za docela dobrý. Rover pořídí několik stejných fotografií při různých rychlostech závěrky, čímž zlepší jejich kvalitu. Kromě fotografování marťanských krajin Curiosity fotí i Zemi a hvězdnou oblohu.
Curiosity barvy s koly. Dráhy roveru mají asymetrické sloty. Každé ze tří koleček se opakuje a tvoří Morseovu abecedu. V překladu je získána zkratka JPL - Jet Propulsion Laboratory (jedna z laboratoří NASA, která pracovala na vzniku Curiosity). Na rozdíl od stop, které zanechali astronauti na Měsíci, nezůstanou na Marsu kvůli písečným bouřím dlouho.
Curiosity objevil molekuly vodíku, kyslíku, síry, dusíku, uhlíku a metanu. Vědci se domnívají, že v místě výskytu živlů bývalo jezero nebo řeka. Dosud nebyly nalezeny žádné organické zbytky.
Tloušťka koleček Curiosity je pouhých 75 mm. Kvůli skalnatému terénu se rover potýká s problémy s opotřebením kol. I přes poškození pokračuje v práci. Náhradní díly mu Space X podle údajů dodá za čtyři roky.
Díky chemickému výzkumu Curiosity bylo zjištěno, že na Marsu jsou čtyři roční období. Ale na rozdíl od Pozemské jevy, na Marsu nejsou konstantní. Například to bylo zaznamenáno vysoká úroveň metanu, ale po roce se nic nezměnilo. V přistávací ploše roveru byla také objevena anomálie. Teplota v kráteru Gale se může změnit z -100 na +109 během několika hodin. Vědci pro to zatím nenašli vysvětlení.

Na vypočítané oběžné dráze všechny systémy fungují normálně. Magazín Cosmos již popsal úkoly roveru a druhého projektu NASA na průzkum Marsu a hlavní otázky, které rudá planeta lidstvu klade. Soustřeďme se nyní na samotný rover.

Cíle mise

Primárním posláním Curiosity je zjistit, zda byla rudá planeta kdysi schopna podporovat mikrobiální život. Rover není navržen tak, aby přímo odpovídal na otázku, zda na Marsu existoval život, to je mimo možnosti jeho přístrojů. Ale umožní nám to posoudit možnost minulé a současné obyvatelnosti planety. K dosažení tohoto cíle byly formulovány čtyři hlavní vědecké cíle roveru.

Hodnocení biologického potenciálu planety hledáním organických sloučenin uhlíku a dalších chemických složek nezbytných pro život, jako je dusík, fosfor, síra a kyslík.
Analyzujeme geologii místa přistání roveru, kráteru Halle, abychom hledali vodítka o zdrojích energie na Marsu.
Popis vývoje atmosféry Marsu (tento problém bude řešit sonda podrobněji), jejího současného rozložení na planetě a cirkulace vody a oxidu uhličitého.
Charakteristický záření pozadí na povrchu planety, její nebezpečnost pro život a možnost ničení organických molekul.

Časová osa mise

Nosná raketa Atlas 5 vynesla rover na zamýšlenou oběžnou dráhu v sobotu. O programu letu na tuto oběžnou dráhu jsme již psali dříve. Vzhledem k tomu, že start proběhl podle plánu (start byl zpožděn pouze o jeden den, ačkoli startovací okno je otevřené až 18. prosince), rover dosáhne svého cíle 6. srpna 2012. Po přistání musí fungovat alespoň jeden marťanský rok (98 pozemských týdnů). Pokud vše půjde dobře jako s vozítkami Spirit a Opportunity, mohl by být původní vědecký program rozšířen.

Parametry roveru

Curiosity je největší Mars rover v historii planetárního průzkumu. Jeho hmotnost je 900 kilogramů, délka cca 3 metry, šířka 2,8 metru, výška 2,1 metru (včetně stožáru pro montáž kamery). Rover je vybaven robotickým ramenem o délce 2,1 metru s pěti stupni volnosti.

Průměr kol roveru je 0,5 metru, pohonný systém mu umožní zrychlit na 3,5 centimetru za vteřinu. Každé kolo má navíc nezávislý motor a páry předních a zadních kol mají také nezávislé řízení. Systém odpružení zajistí neustálý kontakt všech kol s povrchem planety.

Na rozdíl od svých předchůdců, kteří spoléhali na solární panely, je Curiosity poháněn jaderným zdrojem. Zdroj vydrží minimálně jeden marťanský rok a možná i déle.

Roverské nástroje

Curiosity nese deset vědeckých přístrojů.

Několik nástrojů je navrženo pro fotografování a natáčení videa. MastCam je navržena pro zachycení panoramat povrchu Marsu, MARDI je navržena výhradně pro záznam procesu sestupu. Kamera MAHLI je opakem MastCam, bude snímat objekty menší než tloušťka lidského vlasu.

Další skupina přístrojů je určena k analýze složení povrchu Marsu. Nejtěžší ze všech přístrojů SAM bude hledat sloučeniny na bázi uhlíku. Dva přístroje budou používat rentgenové záření na povrchu. CheMin ozáří vzorky, aby určil jejich krystalovou strukturu, a APXS použije rentgenové osvětlení k spektrální analýza chemické složení. Bombardováním půdy neutrony bude přístroj DAN hledat vodu a led nalezené v podpovrchových minerálech.

ChemCam je laserový nástroj, který využívá laserový paprsek k odpařování vzorků ze vzdálenosti až 7 metrů. Spektrum výsledného prachu bude následně analyzováno spektrometrem. To umožní roveru prozkoumat vzorky, na které se jeho robotická ruka nedostane.

Zbývající dva přístroje, RAD a REMS, jsou určeny k analýze radiace pozadí a klimatických podmínek.

Schéma výsadby

Když dva předchůdci Curiosity, vozítka Spirit a Opportunity, dorazili na Mars, sestoupili na povrch po balistické dráze. Jak Curiosity začne sestupovat atmosférou, její rychlost se bude postupně zpomalovat kvůli jejímu odporu. Během této doby bude rover používat svůj pohonný systém k manévrování na požadované místo přistání. Poté otevře svůj padák pro lepší zpomalení. Nejlepší bod přistání bude vybrán pomocí speciálního radaru.

Jakmile se rychlost sníží na požadovanou hodnotu a rover sám je docela blízko povrchu, sestupová kapsle se oddělí od své horní části padákem a spustí raketové motory, aby sestup brzdil. Pár sekund před přistáním kapsle z ní bude pomocí speciálního jeřábu odstraněn rover, který ji spustí na hladinu a sestupová kapsle spadne poblíž, ale v bezpečné vzdálenosti.

Místo přistání

Kráter Halle, místo přistání Curiosity, má průměr 154 kilometrů. Uvnitř kráteru se nachází hora vysoká asi 5,5 kilometru. Jeho svahy jsou dostatečně mírné na to, aby po nich rover vyšplhal. Kráter byl vybrán, protože mohl kdysi obsahovat kapalnou vodu. Jeho výška je jedna z nejmenších na Marsu, takže pokud voda kdysi tekla po povrchu rudé planety, pak musela proudit do kráteru Galle. Pozorování z oběžné dráhy tento předpoklad podporují, protože tam byly nalezeny jíly a síranové minerály, které se tvoří v přítomnosti vody. V kráteru můžete studovat různé vrstvy geologických sedimentů a udělat si obrázek o jeho vývoji.

Jak tedy můžete komunikovat s roverem na Marsu? Přemýšlejte o tom – i když je Mars v nejkratší vzdálenosti od Země, signál musí urazit padesát pět milionů kilometrů! To je opravdu obrovská vzdálenost. Jak se ale malému, osamělému roveru daří přenášet svá vědecká data a nádherné plnobarevné snímky doposud a v takovém množství? Na první přiblížení to vypadá asi takto (skutečně jsem se snažil, opravdu):

Do procesu přenosu informací se tedy obvykle zapojují tři klíčové „figury“ - jedno z vesmírných komunikačních center na Zemi, jeden z umělých satelitů Marsu a ve skutečnosti samotný rover. Začněme starou paní Zemí a promluvme si o vesmírných komunikačních centrech DSN (Deep Space Network).

Vesmírné komunikační stanice

Jakákoli z vesmírných misí NASA je navržena tak, aby zajistila, že komunikace s kosmickou lodí musí být možná 24 hodin denně (nebo alespoň kdykoli to bude možné) v podstatě). Protože, jak víme, Země se otáčí docela rychle vlastní osa Pro zajištění kontinuity signálu je potřeba několik bodů pro příjem/vysílání dat. To jsou přesně body, kterými jsou stanice DSN. Nacházejí se na třech kontinentech a jsou od sebe odděleny přibližně 120 stupni zeměpisné délky, což jim umožňuje částečně překrývat oblasti pokrytí druhé a díky tomu „řídit“ kosmickou loď 24 hodin denně. Za tímto účelem, když kosmická loď opustí oblast pokrytí jedné ze stanic, její signál se přenese do jiné.

Jeden z komplexů DSN se nachází v USA (komplex Goldstone), druhý ve Španělsku (asi 60 kilometrů od Madridu) a třetí v Austrálii (asi 40 kilometrů od Canberry).

Každý z těchto komplexů má svou vlastní sadu antén, ale z hlediska funkčnosti jsou všechna tři centra přibližně stejná. Samotné antény se nazývají DSS (Deep Space Stations) a mají své vlastní číslování - antény v USA jsou číslovány 1X-2X, antény v Austrálii - 3X-4X a ve Španělsku - 5X-6X. Pokud tedy někde uslyšíte „DSS53“, můžete si být jisti, že mluvíme o jedné ze španělských antén.

Komplex v Canbeře je nejčastěji využíván ke komunikaci s marsovskými rovery, pojďme si o něm tedy povědět trochu podrobněji.

Areál má své webové stránky, kde najdete poměrně hodně zajímavých informací. Například velmi brzy – 13. dubna letošního roku – bude mít anténa DSS43 40 let.

Celkem má stanice Canberra v současnosti tři aktivní antény: DSS-34 (průměr 34 metrů), DSS-43 (působivých 70 metrů) a DSS-45 (opět 34 metrů). Samozřejmě za léta provozu centra byly použity jiné antény, které různé důvody byly vyřazeny z provozu. Například úplně první anténa DSS42 byla vyřazena v prosinci 2000 a DSS33 (průměr 11 metrů) byla vyřazena z provozu v únoru 2002, načež byla v roce 2009 převezena do Norska, aby pokračovala ve své práci jako nástroj pro studium atmosféry. .

První z uvedených pracovních antén, DSS34, byla postavena v roce 1997 a stala se prvním zástupcem nové generace těchto zařízení. Její charakteristický rys spočívá v tom, že zařízení pro příjem/vysílání a zpracování signálu není umístěno přímo na parabole, ale v místnosti pod ní. Díky tomu byla parabola výrazně lehčí a také to umožnilo servis zařízení bez zastavení provozu samotné antény. DSS34 je reflektorová anténa, její provozní schéma vypadá asi takto:

Jak vidíte, pod anténou je místnost, ve které se provádí veškeré zpracování přijímaného signálu. Pro skutečnou anténu je tato místnost pod zemí, takže ji na fotkách neuvidíte.

DSS34, klikací

Přenos:

Pásmo X (7145–7190 MHz)
Pásmo S (2025–2120 MHz)

Recepce:

Pásmo X (8400–8500 MHz)
Pásmo S (2200–2300 MHz)
Ka-pásmo (31,8–32,3 GHz)

Přesnost polohování: Rychlost otáčení:

2,0°/sec

Odolnost proti větru:

Stálý vítr 72 km/h
Nárazy +88km/h

DSS43(který se chystá oslavit své výročí) je mnohem starší příklad, postavený v letech 1969-1973 a modernizovaný v roce 1987. DSS43 je největší mobilní parabolická anténa na jižní polokouli naší planety. Masivní konstrukce vážící více než 3000 tun se otáčí na olejovém filmu o tloušťce asi 0,17 milimetru. Povrch paraboly se skládá z 1272 hliníkových panelů a má plochu 4180 metrů čtverečních.

DSS43, klikací

některé technické vlastnosti

Přenos:

Pásmo X (7145–7190 MHz)
Pásmo S (2025–2120 MHz)

Recepce:

Pásmo X (8400–8500 MHz)
Pásmo S (2200–2300 MHz)
L-pásmo (1626–1708 MHz)
K-pásmo (12,5 GHz)
Pásmo Ku (18–26 GHz)

Přesnost polohování:

do 0,005° (přesnost ukazování na bod oblohy)
do 0,25 mm (přesnost pohybu samotné antény)

Rychlost otáčení:

0,25°/sec

Odolnost proti větru:

Stálý vítr 72 km/h
Nárazy +88km/h
Maximální odhadovaná rychlost - 160 km/h

DSS45. Tato anténa byla dokončena v roce 1986 a původně měla komunikovat s Voyagerem 2, který studoval Uran. Otáčí se na kulaté základně o průměru 19,6 metru pomocí 4 kol, z nichž dvě jsou hnací.

DSS45, klikací

některé technické vlastnosti

Přenos:

Pásmo X (7145–7190 MHz)

Recepce:

Pásmo X (8400–8500 MHz)
Pásmo S (2200–2300 MHz)

Přesnost polohování:

do 0,015° (přesnost ukazování na bod oblohy)
do 0,25 mm (přesnost pohybu samotné antény)

Rychlost otáčení:

0,8°/sec

Odolnost proti větru:

Stálý vítr 72 km/h
Nárazy +88km/h
Maximální odhadovaná rychlost - 160 km/h

Pokud mluvíme o vesmírné komunikační stanici jako celku, pak můžeme rozlišit čtyři hlavní úkoly, které musí plnit:
Telemetrie- přijímat, dekódovat a zpracovávat telemetrická data přicházející z kosmické lodi. Tato data se obvykle skládají z vědeckých a technických informací přenášených rádiovým spojením. Telemetrický systém přijímá data, sleduje jejich změny a shodu s normou a přenáší je do validačních systémů popř vědeckých center podílejí se na jejich zpracování.
Sledování- sledovací systém musí poskytovat možnost obousměrné komunikace mezi Zemí a kosmickou lodí a provádět výpočty její polohy a vektoru rychlosti pro správné určení polohy družice.
Řízení- dává specialistům příležitost přenášet řídicí příkazy do kosmické lodi.
Sledování a kontrola- umožňuje ovládat a spravovat systémy samotného DSN

Za zmínku stojí, že australská stanice v současnosti obsluhuje asi 45 kosmických lodí, takže její provozní doba je přísně regulována a získat další čas není tak snadné. Každá anténa má také technickou schopnost obsluhovat až dvě různá zařízení současně.

Data, která musí být přenesena do roveru, jsou tedy odeslána do stanice DSN, odkud jsou odeslána na krátkou dobu (od 5 do 20 minut) vesmírný výlet na Rudou planetu. Přejděme nyní k samotnému roveru. Jaké má komunikační prostředky?

Zvědavost

Curiosity je vybavena třemi anténami, z nichž každá může být použita jak pro příjem, tak pro vysílání informací. Jedná se o UHF anténu, LGA a HGA. Všechny jsou umístěny na „zadní straně“ roveru na různých místech.

HGA - High Gain Antenna
MGA – Anténa se středním ziskem
LGA - Anténa s nízkým ziskem
UHF - Ultra High Frequency
Vzhledem k tomu, že zkratky HGA, MGA a LGA už v sobě mají slovo anténa, nebudu jim toto slovo na rozdíl od zkratky UHF znovu připisovat.

Máme zájem o RUHF, RLGA a High Gain Antenna

Nejčastěji se používá UHF anténa. S jeho pomocí může rover přenášet data přes satelity MRO a Odyssey (o kterých si povíme později) na frekvenci asi 400 megahertzů. Využití satelitů pro přenos signálu je výhodnější z toho důvodu, že jsou v zorném poli DSN stanic mnohem déle než samotný rover, sedící sám na povrchu Marsu. Navíc, protože jsou mnohem blíže k roveru, ten potřebuje vynaložit méně energie na přenos dat. Přenosové rychlosti mohou dosáhnout 256 kbps pro Odyssey a až 2 Mbps pro MRO. B Ó Většina informací přicházejících z Curiosity prochází přes satelit MRO. Samotná UHF anténa je umístěna na zadní straně roveru a vypadá jako šedý válec.

Curiosity má také HGA, pomocí kterého může přijímat příkazy přímo ze Země. Tato anténa je pohyblivá (lze ji nasměrovat k Zemi), to znamená, že pro její použití nemusí rover měnit své umístění, stačí otočit HGA pravá strana a to vám umožní šetřit energii. HGA je namontován přibližně uprostřed na levé straně roveru a jedná se o šestiúhelník o průměru asi 30 centimetrů. HGA může přenášet data přímo na Zemi rychlostí asi 160 bps na 34metrových anténách nebo až 800 bps na 70metrových anténách.

Konečně třetí anténa je tzv. LGA.
Vysílá a přijímá signály v libovolném směru. LGA pracuje v pásmu X (7-8 GHz). Síla této antény je však poměrně nízká a přenosová rychlost není příliš žádoucí. Z tohoto důvodu se primárně používá k přijímání informací, nikoli k jejich přenosu.
Na fotografii je LGA bílá věž v popředí.
V pozadí je vidět UHF anténa.

Stojí za zmínku, že rover generuje obrovské množství vědeckých dat a ne vždy je možné poslat všechna. Experti NASA upřednostňují to, co je důležité: informace s nejvyšší prioritou budou vysílány jako první a informace s nižší prioritou budou čekat na další komunikační okno. Někdy musí být některá nejméně důležitá data smazána úplně.

Satelity Odyssey a MRO

Zjistili jsme tedy, že ke komunikaci s Curiosity obvykle potřebujete „prostřední spojení“ v podobě jednoho ze satelitů. To umožňuje prodloužit dobu, po kterou je vůbec komunikace s Curiosity možná, a také zvýšit přenosovou rychlost, protože výkonnější satelitní antény jsou schopny přenášet data na Zemi mnohem vyšší rychlostí.

Každý ze satelitů má dvě komunikační okna s roverem každý sol. Obvykle jsou tato okna poměrně krátká – pouze několik minut. V nouzi by Curiosity mohla také kontaktovat satelit Mars Express Orbiter Evropské vesmírné agentury.

Mars Odyssey

Mars Odyssey
Družice Mars Odyssey byla vypuštěna v roce 2001 a původně měla studovat strukturu planety a hledat minerály. Satelit má rozměry 2,2x2,6x1,7 metru a hmotnost více než 700 kilogramů. Výška jeho oběžné dráhy se pohybuje od 370 do 444 kilometrů. Tento satelit byl hojně využíván předchozími Mars rovery: přes něj bylo vysíláno asi 85 procent dat přijatých z Spirit a Opportunity. Odyssey může komunikovat s Curiosity v rozsahu UHF. Z hlediska komunikace má HGA, MGA (anténa se středním ziskem), LGA a UHF anténu. K přenosu dat na Zemi se v podstatě používá HGA, která má průměr 1,3 metru. Přenos se provádí na frekvenci 8406 MHz a příjem dat na frekvenci 7155 MHz. Úhlová velikost paprsku je asi dva stupně.

Umístění satelitního přístroje

Komunikace s rovery probíhá pomocí UHF antény na frekvencích 437 MHz (vysílání) a 401 MHz (příjem), rychlost výměny dat může být 8, 32, 128 nebo 256 kbps.

Mars Reconnaissance Orbiter

MRO

V roce 2006 se k družici Odyssey připojila MRO - Mars Reconnaissance Orbiter, která je dnes hlavním partnerem Curiosity.
Kromě práce komunikačního operátora však samotné MRO disponuje působivým arzenálem vědeckých přístrojů a co je nejzajímavější, je vybaveno kamerou HiRISE, což je v podstatě odrazový dalekohled. HiRISE se nachází v nadmořské výšce 300 kilometrů a dokáže pořizovat snímky s rozlišením až 0,3 metru na pixel (pro srovnání, satelitní snímky Země jsou obvykle dostupné v rozlišení asi 0,5 metru na pixel). MRO také dokáže vytvořit stereo páry povrchů s přesností na neuvěřitelných 0,25 metru. Důrazně doporučuji, abyste si prohlédli alespoň několik dostupných obrázků, například . Co stojí za to například tento obrázek kráteru Victoria (klikací, originál má cca 5 MB):

Navrhuji, aby ti nejpozornější našli vozítko Opportunity na obrázku ;)

odpověď (klikací)

Upozorňuji, že většina barevných fotografií je pořízena v rozšířeném rozsahu, takže pokud narazíte na fotografii, na které je část povrchu jasně modrozelené barvy, nehrňte se do konspiračních teorií;) Můžete si být ale jisti, že v různých fotografie stejná plemena budou mít stejnou barvu. Vraťme se však ke komunikačním systémům.

MRO je vybaveno čtyřmi anténami, které jsou svým účelem stejné jako antény roveru – UHF anténa, HGA a dvě LGA. Hlavní anténa používaná satelitem - HGA - má průměr tři metry a pracuje v pásmu X. To je to, co se používá k přenosu dat na Zemi. HGA je také vybavena 100wattovým zesilovačem signálu.

1 - HGA, 3 - UHF, 10 - LGA (obě LGA jsou namontovány přímo na HGA)

Curiosity a MRO komunikují pomocí UHF antény, komunikační okno se otevře dvakrát za sol a trvá přibližně 6-9 minut. MRO alokuje 5 GB dat přijatých z roverů za den a ukládá je, dokud není na dohled jedné z DSN stanic na Zemi, a poté tam data odešle. Přenos dat do roveru se provádí na stejném principu. 30 MB/sol je alokováno pro ukládání příkazů, které musí být přeneseny do roveru.

Stanice DSN provádějí MRO 16 hodin denně (zbývajících 8 hodin je satelit na odvrácené straně Marsu a nemůže si vyměňovat data, protože je uzavřen planetou), z toho 10-11 hodin přenáší data na Zemi. Satelit obvykle pracuje se 70metrovou anténou DSN tři dny v týdnu a dvakrát s 34metrovou anténou (bohužel není jasné, co dělá ve zbývajících dvou dnech, ale je nepravděpodobné, že by měl volné dny). ). Přenosová rychlost se může lišit od 0,5 do 4 megabitů za sekundu – snižuje se, když se Mars vzdaluje od Země, a zvyšuje, když se obě planety k sobě přibližují. Nyní (v době publikace článku) jsou Země a Mars od sebe téměř v maximální vzdálenosti, takže přenosová rychlost s největší pravděpodobností není příliš vysoká.

NASA tvrdí (na webu družice je speciální widget), že za celou dobu své činnosti MRO přeneslo na Zemi více než 187 terabitů (!) dat – to je více než všechna zařízení vyslaná do vesmíru před tím dohromady.

Závěr

Takže si to shrňme. Při přenosu řídicích příkazů do roveru se stane následující:

Specialisté JPL posílají příkazy jedné z DSN stanic.
Během komunikační relace s jedním ze satelitů (s největší pravděpodobností to bude MRO) mu stanice DSN vysílá sadu příkazů.
Satelit ukládá data do vnitřní paměti a čeká na další komunikační okno s roverem.
Když je rover v přístupové zóně, satelit do něj vysílá řídicí příkazy.

Při přenosu dat z roveru na Zemi se to vše děje v opačném pořadí:

Rover ukládá svá vědecká data do vnitřní paměti a čeká na nejbližší komunikační okno s družicí.
Když je satelit dostupný, rover mu předá informace.
Satelit přijímá data, ukládá je do své paměti a čeká na zpřístupnění některé z DSN stanic.
Když je stanice DSN dostupná, satelit jí odešle přijatá data.
Nakonec po přijetí signálu DSN stanice jej dekóduje a přijatá data odešle těm, kterým jsou určena.

Doufám, že se mi podařilo víceméně stručně popsat proces komunikace se Curiosity. Všechny tyto informace (na anglický jazyk; plus obrovská hromada příplatků, včetně například docela podrobných technických zpráv o principech fungování každého ze satelitů) je k dispozici na různých stránkách JPL, je velmi snadné najít, pokud víte, co přesně vás zajímá.

Případné chyby nebo překlepy prosím nahlaste přes PM!

Průzkumu se mohou zúčastnit pouze registrovaní uživatelé. Vstupte, prosím.

Autoportrét "Zvědavost"

Mars Science Laboratory (MSL) ( Mars Science Laboratory, zkr. MSL), "Mars Science Laboratory" - mise NASA, během níž byla úspěšně dodána a provozována třetí generace "Zvědavost" (Zvědavost, - zvědavost, zvědavost). Rover je autonomní chemická laboratoř několikrát větší a těžší než předchozí vozítka Spirit a Opportunity. Zařízení bude muset během několika měsíců ujet 5 až 20 kilometrů a provést úplnou analýzu marťanských půd a složek atmosféry. K dosažení řízeného a přesnějšího přistání byly použity pomocné raketové motory.

Start Curiosity na Mars proběhl 26. listopadu 2011 a měkké přistání na povrchu Marsu proběhlo 6. srpna 2012. Odhadovaná životnost na Marsu je jeden marťanský rok (686 pozemských dnů).

MSL je součástí dlouhodobého programu NASA na průzkum Marsu pomocí robotických sond, Mars Exploration Program. Kromě NASA se na projektu podílí také California Institute of Technology a Jet Propulsion Laboratory. Vedoucím projektu je Doug McCuistion, zaměstnanec NASA's Office of Exploration of Other Planets.Celkové náklady na projekt MSL jsou přibližně 2,5 miliardy dolarů.

Specialisté z americké vesmírné agentury NASA se rozhodli poslat rover ke kráteru Gale. V obrovském trychtýři jsou jasně viditelné hluboké vrstvy marťanské půdy, které odhalují geologickou historii rudé planety.

Název „Zvědavost“ byl vybrán v roce 2009 mezi možnostmi, které navrhovali školáci hlasováním na internetu. Včetně dalších možností Dobrodružství("Dobrodružství"), Amélie, Cesta("Cesta"), Vnímání("Vnímání"), Pronásledování("Pronásledování"), svítání("Svítání"), Vidění("Vidění"), Divit se("Zázrak").

Příběh

Sestavená kosmická loď.

V dubnu 2004 začala NASA vybírat návrhy na vybavení nového Mars roveru vědeckým vybavením a 14. prosince 2004 bylo rozhodnuto vybrat osm návrhů. Na konci téhož roku začal vývoj a testování komponenty systémů, včetně vývoje jednosložkového motoru vyráběného společností Aerojet, který je schopen dodat tah v rozsahu od 15 do 100 % maxima při konstantní tlak posílení.

Všechny součásti roveru byly dokončeny do listopadu 2008, přičemž většina přístrojů a softwaru MSL pokračuje v testování. Překročení rozpočtu mise bylo přibližně 400 milionů $. Následující měsíc NASA odložila start MSL na konec roku 2011 kvůli nedostatečnému času na testování.

Od 23. března do 29. března 2009 probíhalo na webu NASA hlasování o názvu roveru, na výběr bylo 9 slov. 27. května 2009 bylo jako vítěz vyhlášeno slovo „Kuriozita“. Navrhla to žákyně šesté třídy Clara Ma z Kansasu.

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 dovedl k optimálnímu bodu pro přistání na povrchu Marsu.

28. července 2012 byla provedena čtvrtá malá korekce trajektorie, motory byly zapnuty pouze na šest sekund. Operace byla tak úspěšná, že nebyla nutná konečná oprava, původně plánovaná na 3. srpna.

K přistání došlo úspěšně 6. srpna 2012 v 05:17 UTC. Rádiový signál oznamující úspěšné přistání roveru na povrchu Marsu dorazil v 05:32 UTC.

Cíle a cíle mise

Dne 29. června 2010 inženýři z Jet Propulsion Laboratory sestavili Curiosity ve velké čisté místnosti v rámci přípravy na start roveru koncem roku 2011.

MSL má čtyři hlavní cíle:

zjistit, zda někdy existovaly podmínky vhodné pro život na Marsu;
získat podrobné informace o klimatu Marsu;
získat podrobné informace o geologii Marsu;
připravit na přistání lidí na Marsu.

K dosažení těchto cílů má MSL šest hlavních cílů:

určit mineralogické složení marťanských půd a podpovrchových geologických materiálů;
pokusit se odhalit stopy možného výskytu biologických procesů - podle prvků, které jsou základem života, jak jej znají pozemšťané: (uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor, síra);
identifikovat procesy, kterými byly vytvořeny marťanské horniny a půdy;
posoudit proces vývoje atmosféry Marsu v dlouhodobém horizontu;
určit aktuální stav, rozdělení a koloběh vody a oxidu uhličitého;
stanovit spektrum radioaktivního záření z povrchu Marsu.

Výzkum také změřil dopad kosmického záření na komponenty během letu na Mars. Tato data pomohou odhadnout úroveň radiace, která čeká lidi na expedici s posádkou na Mars.

Sloučenina

Stěhovavý modul		Modul řídí trajektorii Mars Science Laboratory při letu ze Země na Mars. Zahrnuje také komponenty pro podporu komunikace za letu a řízení teploty. Před vstupem do marťanské atmosféry se oddělí přenosový modul a sestupový modul.
Zadní část kapsle		Kapsle je potřeba pro sestup atmosférou. Chrání rover před vlivy vesmír a přetížení při vstupu do marťanské atmosféry. V zadní části je schránka na padák. V blízkosti 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 sestup vozidla a umožní radaru určit místo přistání. Jakmile se jeřáb odpojí, zajistí přesné a hladké klesání roveru na povrch Marsu, čehož je dosaženo pomocí proudových motorů a řízeno pomocí radaru na roveru.
Mars rover "Curiosity"		Mars rover s názvem Curiosity obsahuje vše vědecké přístroje, stejně jako důležité komunikační a energetické systémy. Během letu se podvozek složí, aby se ušetřilo místo.
Přední část kapsle s tepelný štít		Tepelný štít chrání rover před extrémně vysokými teplotami, kterým přistává přistávací modul při zpomalování v atmosféře Marsu.

Sestupové vozidlo

Hmotnost sestupového vozidla (zobrazeno sestavené s letovým modulem) je 3,3 tuny. Sestupový modul slouží k kontrolovanému, bezpečnému sestupu roveru při brzdění v marťanské atmosféře a měkkému přistání roveru na povrchu.

Technologie letu a přistání

Letový modul je připraven k testování. Věnujte pozornost části kapsle ve spodní části, v této části je radar a úplně nahoře jsou solární panely.

Trajektorie pohybu Mars Science Laboratory ze Země na Mars ovládal letový modul připojený ke kapsli. Výkonovým prvkem konstrukce letového modulu byl prstencový příhradový nosník o průměru 4 metry, vyrobený z hliníkové slitiny, vyztužený několika stabilizačními vzpěrami. Na povrch letového modulu bylo instalováno 12 panelů připojených k napájecímu systému. Na konci letu, než kapsle vstoupila do atmosféry Marsu, vygenerovaly asi 1 kW elektrická energie s účinností asi 28,5 %. Pro energeticky náročné operace byly poskytnuty lithium-iontové baterie. Navíc došlo k propojení napájecího systému letového modulu, baterií sestupového modulu a napájecího systému Curiosity, což umožnilo přesměrovat energetické toky v případě poruch.

Orientace kosmická loď ve vesmíru byla určena pomocí hvězdného senzoru a jednoho ze dvou solárních senzorů. Sledovač hvězd pozoroval několik hvězd vybraných pro navigaci; sluneční senzor byl použit jako referenční bod. Tento systém byl navržen s redundancí pro zvýšení spolehlivosti mise. Ke korekci trajektorie bylo použito 8 motorů na hydrazin, jehož zásoba byla obsažena ve dvou kulových titanových nádržích.