Vad Curiosity hittade på Mars. Mars rover "Curiosity" (Mars Science Laboratory). Rymdkommunikationsstationer

Vetenskapen

NASA Mars rover Nyfikenhet, som redan arbetar på Mars mer än ett och ett halvt år, lyckats göra många upptäckter, utöka vår kunskap och idéer om den röda planeten, särskilt om dess avlägset förflutet.

Mars och jorden, som det visade sig, är på tidiga stadier existens, var ganska lika. Det fanns till och med ett antagande att livet först uppstod på Mars och sedan kom till jorden. Detta är dock bara gissningar. Det finns många saker vi inte vet säkert, men Väldigt nära Vi närmar oss lösningen.

Curiosity rover

1) Tidig Mars var bebodd av levande varelser, möjligen under lång tid

Efter en grupp forskare som arbetar med rover Nyfikenhet, fick reda på att floder och bäckar en gång rann i Gale Crater, rapporterade de att det också fanns hela sjön plaskade. Denna lilla, långsträckta sötvattensjö existerade sannolikt för cirka 3,7 miljarder år sedan.

Detta vatten finns på planetens yta, som underjordiskt vatten som har gått till djupet flera hundra meter, innehöll allt nödvändigt för uppkomsten av mikroskopiskt liv.

Gale Crater var varmare, blötare och beboelig ungefär 3,5 - 4 miljarder år sedan. Det var då som de första levande organismerna började dyka upp på jorden, enligt forskare.

Var Mars hem för primitiva utomjordiska varelser? Mars rover Nyfikenhet kan och kommer aldrig att kunna ge 100% korrekt svar till denna fråga, men de upptäckter han gjorde tyder på att sannolikheten för att primitiva marsianer existerade är mycket hög.

Gale Crater

2) Vatten flödade en gång i många delar av Mars

Fram till nyligen kunde forskare inte ens föreställa sig att det en gång hade funnits platser på Mars. vilda floder och stora vattendrag flytande vatten. Observationer med konstgjorda satelliter, som är i omloppsbana om Mars, tillät forskare att gissa om detta. Det är dock rovern Nyfikenhet hjälpte till att bevisa att floder och sjöar verkligen existerade.

Bilder tagna av rover på ytan av den röda planeten visar många fossiliserade strukturer, som är spår av floder och bäckar, kanaler, deltan och sjöar som en gång fanns här.

Mars rover nyheter

3) Spår hittade på Mars organiskt material

Sök efter ekologiska ingredienser baserat kol- ett av huvudmålen med Mars roveruppdraget Nyfikenhet, en uppgift han kommer att fortsätta utföra. Och även om det kemiska miniatyrlaboratoriet ombord ringde Provanalys på Mars(SAM) har redan upptäckt sex olika organiska komponenter, deras ursprung är fortfarande ett mysterium.

Kemilaboratoriet ombord på Sample Analysis på Mars rover

"Det råder ingen tvekan om att SAM upptäckte organiska ämnen, men vi kan inte med säkerhet säga att dessa komponenter är av Mars ursprung."– säger forskarna. Det finns flera möjligheter för dessa ämnens ursprung, till exempel läckage i SAM-ugnen organiska lösningsmedel från jorden, som är nödvändiga för vissa kemiska experiment.

Sökandet efter organiskt material på Mars har dock gått mycket framåt under arbetets gång Nyfikenhet. Varje ny samling av marsjord och sand innehöll ökande koncentration organiska ämnen, det vill säga olika prover av marsmaterial visar helt olika resultat. Om de organiska ämnen som finns på Mars var av terrestra ursprung, skulle deras koncentration vara det mer eller mindre stabil.

SAM är det mest komplexa och viktigaste instrumentet som någonsin opererats på en annan planet. Naturligtvis tar det tid att förstå vad är det bästa sättet att arbeta med det?.

Mars rover 2013

4) Det finns skadlig strålning på Mars

Galaktiska kosmiska strålar och solstrålning angriper Mars, och högenergipartiklar bryter de bindningar som låta levande organismer överleva. När en enhet ringde , som mäter strålningsnivåer, gjorde de första mätningarna på den röda planetens yta, blev resultaten helt enkelt fantastisk.

Strålningsbedömningsdetektor

Strålningen som upptäcks på Mars är helt enkelt skadligt för mikrober, som kunde leva på ytan och på flera meters djup under jorden. Dessutom har sådan strålning med största sannolikhet observerats här under den senaste flera miljoner år.

För att testa om några levande varelser kan överleva under sådana förhållanden tog forskare en jordisk bakterie som modell Deinococcus radiodurans, som tål otroliga doser av strålning. Om bakterier gillar D.radiodurans,dök upp vid en tidpunkt då Mars var blötare och varm planet och när det fortfarande hade en atmosfär, så kunde de teoretiskt överleva efter en lång period av dvala.

Levande bakterie Deinococcus radiodurans

2013 Curiosity rover

5) Strålning från Mars stör det normala förloppet av kemiska reaktioner

Forskare som arbetar med Mars rover Nyfikenhet, betona att på grund av det faktum att strålning stör det normala förloppet av kemiska reaktioner på Mars, organiska ämnen är svåra att upptäcka på dess yta.

Använder sig av radioaktiv sönderfallsmetod, som också används på jorden, forskare från Caltech fann att ytan i området Glenelg (Gale Crater) har varit utsatt för strålning i ca 80 miljoner år.

Detta ny metod kan hjälpa till att hitta platser på planetens yta som var mindre utsatta för strålning stör kemiska reaktioner. Sådana platser kan vara i området för klippor och avsatser som har huggis av vindarna. Strålning i dessa områden kunde blockeras av stenar som hängde uppifrån. Hittar forskare sådana platser kommer de att börja borra där.

Mars rover senaste nyheterna

Reseförseningar

Mars rover Nyfikenhet omedelbart efter landning tillfrågades speciell väg, enligt vilken han måste styra en kurs mot ett vetenskapligt intressant Sharpes sorg höjd ca 5 kilometer, beläget i centrum Gale Crater. Uppdraget pågår redan mer än 480 dagar, och rovern behöver flera månader till för att komma till önskad punkt.

Vad försenade rovern? På vägen till berget upptäcktes mycket viktigt och Intressant information . För närvarande är Curiosity på väg mot Mount Sharp nästan oavbrutet och saknar potentiellt intressanta platser.

Efter att ha hittat och analyserat en potentiellt beboelig miljö på Mars, forskare Nyfikenhet kommer att fortsätta arbeta. När det står klart var de strålskyddade områdena finns kommer rovern att få kommandot att borra. Sålänge Nyfikenhet närmar sig det ursprungliga målet - Mount Sharpe.

Foto från rover

Ta prover

Foto tagen av rover under sitt arbete i Rocknest-området i oktober-november 2012

Självporträtt. Fotot är ett collage av dussintals bilder tagna med kameran på änden av roverns robotarm. Mount Sharp kan ses i fjärran

De första proverna av Marsjord tagna av rovern

Det ljusa föremålet i mitten av bilden är med största sannolikhet ett fragment av ett skepp som bröt av under landningen

Ett vetenskapligt laboratorium kallat Curiosity skapades för att studera Mars yta och struktur. Rovern är utrustad med ett kemiskt laboratorium för att hjälpa den att prestera fullständig analys jordkomponenter i marsjord. Rover lanserades i november 2011. Hans flygresa varade lite mindre än ett år. Curiosity landade på Mars yta den 6 augusti 2012. Dess uppgifter är att studera atmosfären, geologin, marken på Mars och förbereda människor för landning på ytan. Vilka andra känner vi till? intressanta fakta om Curiosity rover?

Med hjälp av 3 par hjul med en diameter på 51 cm rör sig roveren fritt längs Mars yta. Två bak- och framhjul styrs av roterande elmotorer, vilket gör att du kan svänga på plats och övervinna hinder upp till 80 cm i höjd.
Sonden utforskar planeten med hjälp av ett dussintal vetenskapliga instrument. Instrumenten upptäcker organiskt material, studerar det i ett laboratorium installerat på rovern och undersöker jorden. En speciell laser renar mineraler från olika lager. Curiosity är även utrustad med en 1,8 meter lång robotarm med spade och borr. Med sin hjälp samlar och studerar sonden material samtidigt som den befinner sig 10 m framför den.
Curiosity väger 900 kg och har ombord vetenskaplig utrustning 10 gånger mer och kraftfullare än andra rovers skapade på Mars. Med hjälp av miniexplosioner som produceras vid insamling av jord, förstörs molekylerna, vilket bara lämnar atomerna. Detta hjälper till att studera kompositionen mer i detalj. En annan laser skannar jordens lager och skapar 3D-modell planeter. Alltså visar forskarna hur Mars yta har förändrats under miljontals år.
Curiosity är utrustad med ett komplex av 17 kameror. Fram till detta ögonblick överförde rovers på Mars bara fotografier, men nu får vi även videomaterial. Videokameror filmar i HD med 10 bilder per sekund. För tillfället lagras allt material i sondens minne, eftersom hastigheten för informationsöverföring till jorden är mycket låg. Men när en av orbitalsatelliterna flyger över den, släpper Curiosity allt som den registrerat på en dag till den, och den överför det redan till jorden.
Curiosity och raketen som skickade den till Mars har rysktillverkade motorer och några instrument. Denna enhet kallas en reflekterad neutrondetektor och bestrålar jordytan till ett djup av 1 meter, släpper neutroner djupt in i jordmolekyler och samlar upp deras reflekterade del för en mer grundlig studie.
Kratern uppkallad efter den australiensiska vetenskapsmannen Walter Gale valdes som landningsplats för rovern.. Till skillnad från andra kratrar har Gale Crater en låg botten i förhållande till terrängen. Kratern har en diameter på 150 km, och i dess mitt finns ett berg. Detta hände på grund av det faktum att när en meteorit föll skapade den först en krater, och sedan bar det ämne som återvände till sin plats en våg, som i sin tur skapade ett lager av stenar. Tack vare detta "naturmirakel" behöver sonderna inte gräva djupt ner, alla lager är offentliga.
Nyfikenheten drivs kärnenergi . Till skillnad från andra rovers på Mars (Spirit, Opportunity) är Curiosity utrustad med en radioisotopgenerator. Jämfört med solpaneler är en generator bekväm och praktisk. Varken en sandstorm eller något annat kommer att störa ditt arbete.
NASA-forskare säger att sonden bara letar efter närvaron av livsformer på planeten. De vill inte upptäcka det introducerade materialet senare. Därför tog specialister på sig skyddsdräkter när de arbetade på rovern och befann sig i ett isolerat rum. Om liv upptäcks på Mars garanterar NASA att det kommer att göra nyheterna offentliga.
Roverns datorprocessor är inte särskilt kraftfull.. Men för astronauter är detta inte så viktigt, stabilitet och tidens tand är viktiga. Dessutom fungerar processorn under förhållanden med höga nivåer av strålning, och detta återspeglas i dess design. All Curiosity-programvara är skriven i C. Frånvaron av objektkonstruktioner förhindrar de flesta fel. I allmänhet är programmering av en sond inte annorlunda än någon annan.
Kommunikationen med jorden upprätthålls med hjälp av en centimeterantenn, vilket ger en dataöverföringshastighet på upp till 10 Kbps. Och satelliterna som rovern sänder information till har en hastighet på upp till 250 Mbit.
Curiositys kamera har 34 mm brännvidd och f/8 bländare. Tillsammans med processorn anses kameran vara föråldrad, eftersom dess upplösning inte överstiger 2 megapixlar. Designen av Curiosity började 2004, och för den tiden ansågs kameran vara ganska bra. Rovern tar flera identiska fotografier med olika slutartider och förbättrar därmed kvaliteten. Förutom att fotografera Mars-landskap, tar Curiosity fotografier av jorden och stjärnhimlen.
Curiosity målar med hjul. Roverns spår har asymmetriska spår. Vart och ett av de tre hjulen upprepas och bildar en morsekod. Översatt erhålls förkortningen JPL - Jet Propulsion Laboratory (ett av NASA-laboratorierna som arbetade med skapandet av Curiosity). Till skillnad från de spår som astronauterna lämnar på månen, kommer de inte att stanna kvar på Mars länge på grund av sandstormar.
Nyfikenhet upptäckte molekyler av väte, syre, svavel, kväve, kol och metan. Forskare tror att det brukade finnas en sjö eller flod vid platsen för elementen. Än så länge har inga organiska lämningar hittats.
Tjockleken på Curiosity-hjul är endast 75 mm. På grund av den steniga terrängen får roveraren problem med hjulslitage. Trots skadorna fortsätter han att arbeta. Enligt uppgifterna kommer reservdelar att levereras till honom av Space X om fyra år.
Tack vare kemisk forskning av Curiosity upptäckte man att det finns fyra årstider på Mars. Men till skillnad från Jordiska fenomen, på Mars är de inte konstanta. Det spelades till exempel in hög nivå metan, men efter ett år har ingenting förändrats. En anomali upptäcktes också i roverlandningsområdet. Temperaturen i Gale Crater kan ändras från -100 till +109 på några timmar. Forskare har ännu inte hittat någon förklaring till detta.

I den beräknade omloppsbanan fungerar alla system normalt. Tidningen Cosmos har redan beskrivit uppgifterna för rovern och NASA:s andra Mars-utforskningsprojekt, och de viktigaste frågorna som den röda planeten ställer till mänskligheten. Låt oss nu koncentrera oss på själva rovern.

Uppdragsmål

Curiositys primära uppdrag är att avgöra om den röda planeten en gång var kapabel att stödja mikrobiellt liv. Rovern är inte designad för att direkt svara på frågan om det fanns liv på Mars, det är bortom dess instruments kapacitet. Men det kommer att tillåta oss att bedöma möjligheten av tidigare och nuvarande beboelighet på planeten. För att uppnå detta formulerades fyra huvudsakliga vetenskapliga mål för rovern.

Att bedöma planetens biologiska potential genom att söka efter organiska kolföreningar och andra kemiska komponenter som är nödvändiga för liv, såsom kväve, fosfor, svavel och syre.
Analyserar geologin för roverns landningsplats, Halle Crater, för att leta efter ledtrådar om energikällor på Mars.
Beskrivning av utvecklingen av Mars atmosfär (sonden kommer att lösa detta problem mer i detalj), dess nuvarande fördelning på planeten och cirkulationen av vatten och koldioxid.
Karakteristisk bakgrundsstrålning på planetens yta, dess livsfara och möjligheten att förstöra organiska molekyler.

Uppdragets tidslinje

Atlas 5 bärraket lanserade rover i sin avsedda bana på lördagen. Vi har redan skrivit om flygprogrammet till denna omloppsbana tidigare. Eftersom lanseringen skedde enligt schemat (lanseringen försenades med endast en dag, även om lanseringsfönstret är öppet till den 18 december), kommer rovern att nå sitt mål den 6 augusti 2012. Efter landning måste den fungera i minst ett marsår (98 jordveckor). Om allt går som det ska med Spirit and Opportunity-roverna kan det inledande naturvetenskapliga programmet utökas.

Rover parametrar

Curiosity är den största Marsrovern i planetutforskningens historia. Dess vikt är 900 kg, längden är cirka 3 meter, bredden är 2,8, höjden är 2,1 meter (inklusive kameramonteringsmasten). Rovern är utrustad med en robotarm som är 2,1 meter lång och har fem frihetsgrader.

Diametern på roverns hjul är 0,5 meter, framdrivningssystemet gör att den kan accelerera till 3,5 centimeter per sekund. Dessutom har varje hjul en oberoende motor, och par av fram- och bakhjul har också oberoende styrning. Upphängningssystemet kommer att säkerställa konstant kontakt mellan alla hjul och planetens yta.

Till skillnad från sina föregångare, som förlitade sig på solpaneler, drivs Curiosity av en kärnkraftskälla. Källan kommer att pågå i minst ett marsår, och kanske längre.

Rover instrument

Nyfikenhet bär på tio vetenskapliga instrument.

Flera verktyg är designade för foto- och videoinspelning. MastCam är designad för att fånga panoramabilder av Mars yta, MARDI är designad exklusivt för att registrera nedstigningsprocessen. MAHLI-kameran är motsatsen till MastCam, den kommer att fotografera föremål som är mindre än tjockleken på ett människohår.

En annan grupp av instrument är utformad för att analysera sammansättningen av Mars yta. Det tyngsta av alla SAM-instrument kommer att leta efter kolbaserade föreningar. Två instrument kommer att använda röntgenstrålar på ytan. CheMin kommer att bestråla prover för att bestämma deras kristallstruktur, och APXS kommer att använda röntgenbelysning för att spektral analys kemisk sammansättning. Genom att bombardera jorden med neutroner kommer DAN-instrumentet att söka efter vatten och is som finns i mineraler under ytan.

ChemCam är ett laserverktyg som använder en laserstråle för att förånga prover på upp till 7 meters avstånd. Spektrum av det resulterande dammet kommer sedan att analyseras med en spektrometer. Detta gör att rovernen kan utforska prover som dess robotarm inte kan nå.

De återstående två instrumenten, RAD och REMS, är designade för att analysera bakgrundsstrålning respektive klimatförhållanden.

Planteringsschema

När Curiositys två föregångare, Spirit och Opportunity rovers, anlände till Mars, gick de ner till ytan längs en ballistisk bana. När Curiosity börjar sin nedstigning genom atmosfären kommer dess hastighet gradvis att sakta ner på grund av dess drag. Under denna tid kommer rovern att använda sitt framdrivningssystem för att manövrera till önskad landningsplats. Han kommer då att öppna sin fallskärm för bättre retardation. Den bästa landningspunkten kommer att väljas med hjälp av en speciell radar.

När hastigheten är reducerad till det önskade värdet, och själva rovern är ganska nära ytan, kommer nedstigningskapseln att separeras från sin övre del med en fallskärm och avfyra raketmotorerna för att bromsa nedstigningen. Några sekunder innan kapseln landar kommer roveren att tas bort från den med en speciell kran, som sänker den till ytan, och nedstigningskapseln kommer att falla i närheten, men på ett säkert avstånd.

Landningsplats

Halle Crater, Curiositys landningsplats, har en diameter på 154 kilometer. Inne i kratern finns ett cirka 5,5 kilometer högt berg. Dess sluttningar är tillräckligt mjuka för att roveren ska kunna klättra den. Kratern valdes för att den en gång kan ha innehållit flytande vatten. Dess höjd är en av de minsta på Mars, så om vatten en gång strömmade över den röda planetens yta, måste det ha strömmat in i Galle-kratern. Observationer från omloppsbana stöder detta antagande, eftersom leror och sulfatmineraler, som bildas i närvaro av vatten, har hittats där. I kratern kan du studera olika lager av geologiska sediment och få en bild av dess utveckling.

Så hur kan du kommunicera med en rover på Mars? Tänk på det - även när Mars är på det kortaste avståndet från jorden behöver signalen färdas femtiofem miljoner kilometer! Detta är verkligen ett stort avstånd. Men hur lyckas en liten, ensam rover att överföra sina vetenskapliga data och vackra fyrfärgsbilder hittills och i sådana mängder? Vid en allra första uppskattning ser det ut ungefär så här (jag försökte verkligen hårt):

Så i processen att överföra information är vanligtvis tre nyckelfigurer inblandade - ett av rymdkommunikationscentra på jorden, en av de konstgjorda satelliterna på Mars, och faktiskt själva roveren. Låt oss börja med old lady Earth och prata om DSN (Deep Space Network) rymdkommunikationscentra.

Rymdkommunikationsstationer

Alla NASA:s rymduppdrag är utformade för att säkerställa att kommunikation med rymdfarkosten måste vara möjlig 24 timmar om dygnet (eller åtminstone när det är möjligt) i grund och botten). För som vi vet roterar jorden ganska snabbt runt egen axel, för att säkerställa signalkontinuitet behövs flera punkter för att ta emot/sända data. Det är just dessa punkter som DSN-stationer är. De är belägna på tre kontinenter och är åtskilda från varandra med cirka 120 graders longitud, vilket gör att de delvis kan överlappa varandras täckningsområden och tack vare detta "guide" rymdfarkosten 24 timmar om dygnet. För att göra detta, när en rymdfarkost lämnar täckningsområdet för en av stationerna, överförs dess signal till en annan.

Ett av DSN-komplexen ligger i USA (Goldstone-komplexet), det andra är i Spanien (cirka 60 kilometer från Madrid), och det tredje är i Australien (cirka 40 kilometer från Canberra).

Var och en av dessa komplex har sin egen uppsättning antenner, men när det gäller funktionalitet är alla tre centra ungefär lika. Antennerna själva kallas DSS (Deep Space Stations), och har sin egen numrering - antenner i USA är numrerade 1X-2X, antenner i Australien - 3X-4X och i Spanien - 5X-6X. Så om du hör "DSS53" någonstans kan du vara säker på att vi pratar om en av de spanska antennerna.

Komplexet i Canberra används oftast för att kommunicera med Mars-rovers, så låt oss prata om det lite mer detaljerat.

Komplexet har en egen hemsida, där du kan hitta en hel del intressant information. Till exempel, mycket snart - den 13 april i år - fyller DSS43-antennen 40 år.

Totalt har Canberra-stationen för närvarande tre aktiva antenner: DSS-34 (34 meter i diameter), DSS-43 (imponerande 70 meter) och DSS-45 (återigen 34 meter). Naturligtvis, under åren av driften av centret, användes andra antenner, som olika anledningar togs ur drift. Till exempel togs den allra första antennen, DSS42, i pension i december 2000, och DSS33 (11 meter i diameter) togs ur drift i februari 2002, varefter den transporterades till Norge 2009 för att fortsätta sitt arbete som ett instrument för att studera atmosfären .

Den första av de arbetsantenner som nämns, DSS34, byggdes 1997 och blev den första representanten för en ny generation av dessa enheter. Henne särdragär att utrustningen för att ta emot/sända och bearbeta signalen inte är placerad direkt på fatet, utan i rummet under. Detta gjorde skålen betydligt lättare och gjorde det också möjligt att serva utrustningen utan att stoppa driften av själva antennen. DSS34 är en reflektorantenn, dess driftdiagram ser ut ungefär så här:

Som du kan se finns det ett rum under antennen där all bearbetning av den mottagna signalen utförs. För den riktiga antennen är det här rummet underjordiskt, så du kommer inte att se det på bilderna.

DSS34, klickbar

Utsända:

X-band (7145-7190 MHz)
S-band (2025–2120 MHz)

Reception:

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

Positioneringsnoggrannhet: Svänghastighet:

2,0°/sek

Vindmotstånd:

Konstant vind 72km/h
Vindbyar +88km/h

DSS43(som är på väg att fira sitt jubileum) är ett mycket äldre exempel, byggt 1969-1973 och moderniserat 1987. DSS43 är den största mobila parabolantennen på vår planets södra halvklot. Den massiva strukturen, som väger mer än 3 000 ton, roterar på en oljefilm som är cirka 0,17 millimeter tjock. Ytan på fatet består av 1272 aluminiumpaneler och har en yta på 4180 kvadratmeter.

DSS43, klickbar

vissa tekniska egenskaper

Utsända:

X-band (7145-7190 MHz)
S-band (2025–2120 MHz)

Reception:

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

Positioneringsnoggrannhet:

inom 0,005° (noggrannhet för att peka mot himmelpunkten)
inom 0,25 mm (noggrannheten i antennens rörelse)

Svänghastighet:

0,25°/sek

Vindmotstånd:

Konstant vind 72km/h
Vindbyar +88km/h
Max beräknad hastighet - 160 km/h

DSS45. Denna antenn färdigställdes 1986 och var ursprungligen avsedd att kommunicera med Voyager 2, som studerade Uranus. Den roterar på en rund bas med en diameter på 19,6 meter, med hjälp av 4 hjul, varav två driver.

DSS45, klickbar

vissa tekniska egenskaper

Utsända:

X-band (7145-7190 MHz)

Reception:

X-band (8400-8500 MHz)
S-band (2200-2300 MHz)

Positioneringsnoggrannhet:

inom 0,015° (noggrannhet för att peka mot himmelpunkten)
inom 0,25 mm (noggrannheten i antennens rörelse)

Svänghastighet:

0,8°/sek

Vindmotstånd:

Konstant vind 72km/h
Vindbyar +88km/h
Max beräknad hastighet - 160 km/h

Om vi talar om rymdkommunikationsstationen som helhet, kan vi särskilja fyra huvuduppgifter som den måste utföra:
Telemetri- ta emot, avkoda och bearbeta telemetridata som kommer från rymdfarkoster. Vanligtvis består dessa data av vetenskaplig och teknisk information som sänds över en radiolänk. Telemetrisystemet tar emot data, övervakar dess ändringar och överensstämmelse med standarden och överför dem till valideringssystem eller vetenskapliga centra involverade i deras bearbetning.
Spårning- Spårningssystemet måste ge möjlighet till tvåvägskommunikation mellan jorden och rymdfarkosten, och utföra beräkningar av dess läge och hastighetsvektor för korrekt positionering av satelliten.
Kontrollera- ger specialister möjlighet att överföra kontrollkommandon till rymdfarkosten.
Övervakning och kontroll- låter dig styra och hantera systemen för själva DSN

Det är värt att notera att den australiska stationen för närvarande betjänar cirka 45 rymdfarkoster, så dess drifttider är strikt reglerade, och det är inte så lätt att få extra tid. Varje antenn har också den tekniska förmågan att betjäna upp till två olika enheter samtidigt.

Så, data som måste överföras till rover skickas till DSN-stationen, varifrån den skickas på kort (från 5 till 20 minuter) rymdfärd till den röda planeten. Låt oss nu gå vidare till själva rovern. Vilka kommunikationsmedel har han?

Nyfikenhet

Curiosity är utrustad med tre antenner som var och en kan användas för att både ta emot och sända information. Dessa är UHF-antenner, LGA och HGA. Alla är placerade på "baksidan" av rover, på olika platser.

HGA - High Gain Antenn
MGA - Medium Gain Antenn
LGA - Lågförstärkningsantenn
UHF - Ultra High Frequency
Eftersom förkortningarna HGA, MGA och LGA redan har ordet antenn i sig, kommer jag inte att återtillskriva detta ord till dem, till skillnad från förkortningen UHF.

Vi är intresserade av RUHF, RLGA och High Gain Antenna

UHF-antennen är den vanligaste. Med sin hjälp kan rovern överföra data genom MRO- och Odyssey-satelliterna (som vi kommer att prata om senare) med en frekvens på cirka 400 megahertz. Användningen av satelliter för signalöverföring är att föredra på grund av det faktum att de är i synfältet för DSN-stationer mycket längre än själva roveren och sitter ensam på Mars yta. Dessutom, eftersom de är mycket närmare rovern, behöver den senare förbruka mindre energi för att överföra data. Överföringshastigheter kan nå 256 kbps för Odyssey och upp till 2 Mbps för MRO. B O Det mesta av informationen som kommer från Curiosity passerar genom MRO-satelliten. Själva UHF-antennen är placerad på baksidan av rovern, och ser ut som en grå cylinder.

Curiosity har också en HGA, som den kan använda för att ta emot kommandon direkt från jorden. Denna antenn är rörlig (den kan riktas mot jorden), det vill säga för att använda den behöver inte rovern byta plats, bara vrid in HGA:n den rätta sidan, och detta gör att du kan spara energi. HGA:n är monterad ungefär i mitten på roverns vänstra sida, och är en hexagon med en diameter på cirka 30 centimeter. HGA kan överföra data direkt till jorden med hastigheter på cirka 160 bps på 34-metersantenner, eller upp till 800 bps på 70-metersantenner.

Slutligen är den tredje antennen den så kallade LGA.
Den skickar och tar emot signaler i alla riktningar. LGA arbetar i X-bandet (7-8 GHz). Effekten hos denna antenn är dock ganska låg, och överföringshastigheten lämnar mycket övrigt att önska. På grund av detta används den främst för att ta emot information snarare än att överföra den.
På bilden är LGA det vita tornet i förgrunden.
En UHF-antenn syns i bakgrunden.

Det är värt att notera att rover genererar en enorm mängd vetenskaplig data, och det är inte alltid möjligt att skicka allt. NASA-experter prioriterar det som är viktigt: information med högsta prioritet kommer att sändas först, och information med lägre prioritet väntar på nästa kommunikationsfönster. Ibland måste en del av de minst viktiga uppgifterna raderas helt och hållet.

Odyssey och MRO-satelliter

Så vi fick reda på att vanligtvis för att kommunicera med Curiosity behöver du en "mellanlänk" i form av en av satelliterna. Detta gör det möjligt att öka den tid under vilken kommunikation med Curiosity över huvud taget är möjlig, och även att öka överföringshastigheten, eftersom kraftfullare satellitantenner kan överföra data till jorden med en mycket högre hastighet.

Var och en av satelliterna har två kommunikationsfönster med rover varje sol. Vanligtvis är dessa fönster ganska korta - bara några minuter. I en nödsituation kan Curiosity också kontakta Europeiska rymdorganisationens Mars Express Orbiter-satellit.

Mars Odyssey

Mars Odyssey
Mars Odyssey-satelliten lanserades 2001 och var ursprungligen avsedd att studera planetens struktur och söka efter mineraler. Satelliten har dimensioner på 2,2x2,6x1,7 meter och en massa på mer än 700 kilo. Höjden på dess omloppsbana sträcker sig från 370 till 444 kilometer. Den här satelliten har använts flitigt av tidigare Mars-rovers: cirka 85 procent av data som mottogs från Spirit and Opportunity sändes genom den. Odyssey kan kommunicera med Curiosity inom UHF-sortimentet. När det gäller kommunikation har den HGA, MGA (medium gain antenn), LGA och UHF antenn. I grund och botten används HGA, som har en diameter på 1,3 meter, för att överföra data till jorden. Sändning utförs vid en frekvens på 8406 MHz och datamottagning utförs vid en frekvens på 7155 MHz. Strålens vinkelstorlek är cirka två grader.

Plats för satellitinstrument

Kommunikation med rovers utförs med hjälp av en UHF-antenn vid frekvenser på 437 MHz (sändning) och 401 MHz (mottagning); datautbyteshastigheten kan vara 8, 32, 128 eller 256 kbps.

Mars Reconnaissance Orbiter

MRO

2006 fick Odyssey-satelliten sällskap av MRO - Mars Reconnaissance Orbiter, som idag är Curiositys främsta samtalspartner.
Men förutom en kommunikationsoperatörs arbete har MRO själv en imponerande arsenal av vetenskapliga instrument, och, mest intressant, är den utrustad med en HiRISE-kamera, som i huvudsak är ett reflekterande teleskop. Belägen på 300 kilometers höjd kan HiRISE ta bilder med en upplösning på upp till 0,3 meter per pixel (som jämförelse är satellitbilder av jorden vanligtvis tillgängliga med en upplösning på cirka 0,5 meter per pixel). MRO kan också skapa stereopar av ytor exakta till häpnadsväckande 0,25 meter. Jag rekommenderar starkt att du kollar in åtminstone några av de bilder som finns tillgängliga, såsom . Vad är det värt, till exempel den här bilden av Victoria-kratern (klickbar, originalet är cirka 5 megabyte):

Jag föreslår att de mest uppmärksamma hittar Opportunity-rovern på bilden ;)

svar (klickbart)

Observera att de flesta färgfotografier är tagna i ett utökat intervall, så om du stöter på ett fotografi där en del av ytan är ljust blågrönaktig till färgen, rusa inte in i konspirationsteorier;) Men du kan vara säker på att i olika fotografier samma raser kommer att ha samma färg. Men låt oss återgå till kommunikationssystem.

MRO är utrustad med fyra antenner, som har samma syfte som roverns antenner - en UHF-antenn, en HGA och två LGA. Huvudantennen som används av satelliten - HGA - har en diameter på tre meter och fungerar i X-bandet. Detta är vad som används för att överföra data till jorden. HGA är också utrustad med en 100-watts signalförstärkare.

1 - HGA, 3 - UHF, 10 - LGA (båda LGA är monterade direkt på HGA)

Nyfikenhet och MRO kommunicerar med en UHF-antenn, kommunikationsfönstret öppnas två gånger per sol och varar cirka 6-9 minuter. MRO allokerar 5 GB per dag av data som tas emot från rovers och lagrar den tills den är inom synhåll för en av DSN-stationerna på jorden, varefter den överför data dit. Dataöverföringen till rovern utförs enligt samma princip. 30 MB/sol är avsatt för lagring av kommandon som måste överföras till rover.

DSN-stationer genomför MRO 16 timmar om dagen (de återstående 8 timmarna befinner sig satelliten på bortre sidan av Mars och kan inte utbyta data, eftersom den är stängd av planeten), 10-11 av vilka den överför data till jorden. Normalt arbetar satelliten med 70-meters DSN-antennen tre dagar i veckan och två gånger med 34-metersantennen (tyvärr är det inte klart vad den gör under de återstående två dagarna, men det är osannolikt att den har lediga dagar ). Överföringshastigheten kan variera från 0,5 till 4 megabit per sekund – den minskar när Mars rör sig bort från jorden och ökar när de två planeterna närmar sig varandra. Nu (vid tidpunkten för publiceringen av artikeln) är jorden och Mars nästan på maximalt avstånd från varandra, så överföringshastigheten är troligen inte särskilt hög.

NASA hävdar (det finns en speciell widget på satellitens webbplats) att MRO under hela dess drift överförde mer än 187 terabit (!) av data till jorden - detta är mer än alla enheter som skickades ut i rymden innan den kombinerades.

Slutsats

Så, låt oss sammanfatta. När man överför kontrollkommandon till rovern händer följande:

JPL-specialister skickar kommandon till en av DSN-stationerna.
Under en kommunikationssession med en av satelliterna (mest troligt kommer det att vara en MRO), sänder DSN-stationen en uppsättning kommandon till den.
Satelliten lagrar data i internminnet och väntar på nästa kommunikationsfönster med rover.
När rover är i åtkomstzonen sänder satelliten kontrollkommandon till den.

När data överförs från rover till jorden sker allt detta i omvänd ordning:

Rovern lagrar sina vetenskapliga data i internminnet och väntar på närmaste kommunikationsfönster med satelliten.
När satelliten är tillgänglig sänder rovern information till den.
Satelliten tar emot data, lagrar den i sitt minne och väntar på att en av DSN-stationerna ska bli tillgänglig.
När en DSN-station blir tillgänglig skickar satelliten mottagna data till den.
Slutligen, efter att ha mottagit signalen, avkodar DSN-stationen den och sänder den mottagna datan till dem för vilka den är avsedd.

Jag hoppas att jag kunde mer eller mindre kortfattat beskriva processen att kommunicera med Curiosity. All denna information (på engelska språket; plus en enorm hög med extramaterial, inklusive till exempel ganska detaljerade tekniska rapporter om principerna för driften av var och en av satelliterna) finns på olika JPL-sajter, det är väldigt lätt att hitta om du vet exakt vad du är intresserad av.

Vänligen rapportera eventuella fel eller stavfel via PM!

Endast registrerade användare kan delta i undersökningen. Kom in, snälla.

Självporträtt "Curiosity"

Mars Science Laboratory (MSL) ( Mars Science Laboratory, förkortning. MSL), "Mars Science Laboratory" - ett NASA-uppdrag under vilket den tredje generationen framgångsrikt levererades och drevs "Nyfikenhet" (Nyfikenhet, - nyfikenhet, nyfikenhet). Rovern är ett autonomt kemiskt laboratorium flera gånger större och tyngre än de tidigare rovers Spirit and Opportunity. Enheten kommer att behöva resa från 5 till 20 kilometer på några månader och genomföra en fullständig analys av marsjordar och atmosfäriska komponenter. Hjälpraketmotorer användes för att uppnå en kontrollerad och mer exakt landning.

Curiosity-uppskjutningen till Mars ägde rum den 26 november 2011 och den mjuka landningen på Mars yta ägde rum den 6 augusti 2012. Den beräknade livslängden på Mars är ett marsår (686 jorddagar).

MSL är en del av NASA:s långsiktiga program för att utforska Mars med robotsonder, Mars Exploration Program. Förutom NASA är även California Institute of Technology och Jet Propulsion Laboratory involverade i projektet. Projektledare är Doug McCuistion, anställd på NASA:s kontor för utforskning av andra planeter. Den totala kostnaden för MSL-projektet är cirka 2,5 miljarder dollar.

Specialister från den amerikanska rymdorganisationen NASA beslutade att skicka rovern till Gale Crater. I en enorm tratt är de djupa lagren av marsjord tydligt synliga, vilket avslöjar den röda planetens geologiska historia.

Namnet "Curiosity" valdes 2009 bland de alternativ som föreslagits av skolbarn genom att rösta på Internet. Andra alternativ ingår Äventyr("Äventyr"), Amelia, Resa("Resa"), Uppfattning("Uppfattning"), Jakt("Jakt"), Soluppgång("Soluppgång"), Syn("Syn"), Undra("Mirakel").

Berättelse

Monterade rymdfarkoster.

I april 2004 började NASA välja ut förslag för att utrusta den nya Mars-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 komponenter system, inklusive utvecklingen av en enkomponentsmotor tillverkad av Aerojet, som kan leverera dragkraft i området från 15 till 100 % av maximalt vid konstant tryck lyft.

Alla roverkomponenter var färdigställda i november 2008, och de flesta av MSL:s instrument och mjukvara fortsatte att testas. Uppdragets budgetöverskridande var cirka 400 miljoner dollar. Följande månad försenade NASA MSL:s uppskjutning till slutet av 2011 på grund av otillräcklig tid för testning.

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. Den 27 maj 2009 tillkännagavs ordet "Curiosity" som vinnaren. Det föreslogs av sjätteklassaren Clara Ma från Kansas.

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 rover. Som ett resultat av den perfekta manövern tog enheten en kurs som ledde den till den optimala punkten för att landa på Mars yta.

Den 28 juli 2012 genomfördes en fjärde liten banakorrigering, motorerna var påslagna i endast sex sekunder. Operationen var så framgångsrik att den slutliga korrigeringen, som ursprungligen var planerad till den 3 augusti, inte behövdes.

Landningen skedde framgångsrikt den 6 augusti 2012, klockan 05:17 UTC. Radiosignalen som tillkännager den framgångsrika landningen av rovern på Mars yta anlände 05:32 UTC.

Uppdragets mål och mål

Den 29 juni 2010 samlade ingenjörer från Jet Propulsion Laboratory Curiosity i ett stort renrum som förberedelse för roverns lansering i slutet av 2011.

MSL har fyra huvudmål:

att avgöra om förhållanden lämpliga för liv på Mars någonsin funnits;
få detaljerad information om Mars klimat;
få detaljerad information om Mars geologi;
förbereda för att landa människor på Mars.

För att uppnå dessa mål har MSL sex huvudmål:

bestämma den mineralogiska sammansättningen av marsjordar och geologiska material under ytan;
försök att upptäcka spår av eventuell förekomst av biologiska processer - av de element som är grunden för livet som det är känt för jordbor: (kol, väte, kväve, syre, fosfor, svavel);
identifiera de processer genom vilka Mars stenar och jordar bildades;
bedöma utvecklingsprocessen för Mars atmosfär på lång sikt;
bestämma det aktuella tillståndet, distributionen och kretsloppet för vatten och koldioxid;
fastställa spektrumet av radioaktiv strålning från Mars yta.

Forskningen mätte också effekten av kosmisk strålning på komponenter under flygningen till Mars. Dessa data kommer att hjälpa till att uppskatta nivåerna av strålning som väntar människor på en bemannad expedition till Mars.

Förening

Flyttande modul		Modulen styr banan Mars Science Laboratory under en flygning från jorden till Mars. Innehåller även komponenter för att stödja kommunikation ombord och temperaturkontroll. Innan man går in i Mars-atmosfären separeras överföringsmodulen och nedstigningsmodulen.
Bakre del kapslar		Kapseln behövs för nedstigning genom atmosfären. Det skyddar rovern från påverkan yttre rymden och överbelastningar under inträde i Mars atmosfär. På baksidan finns en container för fallskärm. Flera kommunikationsantenner är installerade nära behållaren.
"Sky Crane"		Efter att värmeskölden och baksidan av kapseln har slutfört sin uppgift lossnar de, och rensar därigenom vägen för fordonets nedstigning och låter radarn bestämma landningsplatsen. När den väl har lossats säkerställer kranen en exakt och smidig nedstigning av rover till Mars yta, vilket uppnås genom användning av jetmotorer och kontrolleras med radar på rover.
Mars rover "Curiosity"		Marsrovern, kallad Curiosity, innehåller allt vetenskapliga instrument, samt viktiga kommunikations- och kraftsystem. Under flygning fälls landningsstället ihop för att spara utrymme.
Främre delen kapslar med värmesköld		Värmeskölden skyddar roveren från de extremt höga temperaturer som landaren upplever när den bromsar genom Mars atmosfär.

Nedstigningsfordon

Nedstigningsfordonets massa (visas monterad med flygmodulen) är 3,3 ton. Nedstigningsmodulen tjänar till en kontrollerad, säker nedstigning av rovern vid inbromsning i Mars atmosfär och en mjuk landning av rovern på ytan.

Flyg- och landningsteknik

Flygmodulen är klar för testning. Var uppmärksam på den del av kapseln längst ner, i den här delen finns en radar, och längst upp finns solpaneler.

Rörelsebana Mars Science Laboratory från jorden till Mars styrde flygmodulen kopplad till kapseln. Kraftelementet i flygmoduldesignen var en ringfackverk med en diameter på 4 meter, gjord av aluminiumlegering, förstärkt med flera stabiliserande stag. 12 paneler anslutna till strömförsörjningssystemet installerades på ytan av flygmodulen. I slutet av flygningen, innan kapseln kom in i Mars atmosfär, genererade de cirka 1 kW elektrisk energi med en verkningsgrad på ca 28,5 %. Litiumjonbatterier tillhandahölls för energikrävande verksamhet. Dessutom var strömförsörjningssystemet för flygmodulen, batterierna i nedstigningsmodulen och Curiosity-kraftsystemet sammankopplade, vilket gjorde det möjligt att omdirigera energiflöden vid fel.

Orientering rymdskepp i rymden bestämdes med hjälp av en stjärnsensor och en av två solsensorer. Stjärnspåraren observerade flera stjärnor valda för navigering; solsensorn användes som referenspunkt. Detta system designades med redundans för att förbättra uppdragets tillförlitlighet. För att korrigera banan användes 8 motorer som körde på hydrazin, vars försörjning fanns i två sfäriska titantankar.