| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Марс
| |||||
 Исследователи |
|||||
Марсоход Curiosity |
Страница:
Начало миссии Curiosity (Part #1, Part #2),
Посадка на Марс (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5),
Curiosity на Марсе (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5),
Грунт на Марсе (Part #1, Part #2),
Маршрут (Part #1, Part #2, Part #3),
Органика на Марсе,
1000 дней на Марсе (Part #1, Part #2, Part #3),
Галерея миссии Curiosity;
|
|
Марс - красная звезда
Марсоход "Curiosity" Оглядываясь вокруг
В первые минуты своего первого дня на Марсе, который назвали нулевым солом (термин сол обозначает марсианские солнечные сутки, продолжительность которых близка к 24 час 40 мин), марсоход выполнил расчековку всех подвижных частей, включая остронаправленную антенну, и открыл крышки технических камер. Напомним, что в общей сложности Curiosity оснащен 17 съемочными устройствами - пятью камерами в составе полезной нагрузки и 12 техническими: двумя навигационными стереокамерами PanCam на мачте и четырьмя парами 'глаз' на корпусе для контроля препятствий при движении. Эти стереокамеры HazCam установлены с двух сторон: две впереди и две сзади, и сначала - сразу после посадки - ровер сделал по снимку с каждой при закрытых прозрачных противопылевых крышках, а уже после этого открыл их. Помимо съемки, марсоход провел самотестирование системы связи и ретрансляции в УКВ-диапазоне и контроллеров двигателей.
Второй проход 'Одиссея' над кратером Гейл, через два часа после посадки, был низким и коротким, и марсоход передал всего один снимок размером 512x512 с левой задней стереокамеры без крышки. Объектив смотрел на северо-запад, на заходящее Солнце, и кадр казался почти черным, но после компьютерной обработки показал усеянную гравием равнину, без крупных камней. На горизонте просматривался гребень Гейла. Выяснилось, что Curiosity стоит на ровном месте, с наклоном 4.37њ от местной вертикали (3.6њ вперед, около 2њ влево), и носовая часть ровера обращена на востоко-юго-восток, а точнее по азимуту 113+5њ. В 16:00 был опубликован снимок MSL на спуске под парашютом, сделанный камерой HiRISE на спутнике MRO примерно за минуту до посадки, на высоте около трех километров. Уже не уникальный - в первый раз марсианский разведчик MRO сумел зафиксировать парашютирование 'Феникса' 25 мая 2008 г., - но исключительный по качеству. При фотографировании с расстояния 340 км разрешение получилось около 34 см. Парашют оказался вблизи правой границы кадра, и с учетом траектории движения MRO с юга на север это означало, что посадка произошла с некоторым перелетом.
Третий сеанс связи с Curiosity состоялся примерно через 12 часов после посадки при очередном пролете спутника Mars Odyssey. Радиолиния пока давала лишь 8 кбит/с, и всего за день на Землю было передано около 5 Мбайт данных, наиболее ценными из которых были 'превьюшки' снимков десантной камеры. Камера MARDI, смонтированная на шасси ровера, начала работать сразу после отстрела лобового экрана и сделала 1504 кадра размером 1600x1200 пикселов до момента касания и после него с высоты 70 см. Из-за недостаточной пропускной способности радиолинии в этом сеансе передали лишь 297 цветных кадров, уменьшенных до 192x144 элементов. Их-то и показали на пресс-конференции в 23:00.
Целью съемки MARDI были контроль работы систем и точная привязка места посадки к орбитальным съемкам и к системе координат Марса. Майкл Малин (Michael Matin) как постановщик эксперимента заявил, что уже принятые снимки позволят определить положение ровера с точностью до метра, а полномасштабные - до сантиметра. Сделанные оценки удалось подтвердить очень скоро -7 августа в 05:30 UTC спутник MRO заснял район посадки и обнаружил сам марсоход и отделенные в процессе спуска части. Разрешение при съемке с высоты 300 км и при угле отклонения от вертикали 41њ к западу составило 39 см. Лобовой экран лежал в 1500 м восточнее и южнее Curiosity, хвостовой обтекатель с парашютом - в 615 м к юго-западу, а в 650 м северо-западнее красивая черная клякса расплылась на месте падения посадочной ступени. Грунт вблизи точки нахождения Curiosity также потемнел под действием реактивной струи, но в меньшей степени. По данным MARDI и по этому снимку были определены точные координаты места посадки - 4.5895њ ю.ш., 137.4417њ в.д. Перелет расчетной точки составил 2.5 км с небольшим отклонением к северу, ошибка счисления пути бортовым компьютером с использованием данных RIMU - около 160 м. На геологической карте района посадки, состоящей из 151 листа и охватывающей площадь около 390 км2, место нахождения марсохода попало в квадрат ?51 ('Йеллоунайф'). От подножия горы Шарпа ровер отделяло примерно 6 км по прямой и около 12 км по предварительно проложенному маршруту, от вала - примерно 28 км. Видимая граница материала, принесенного с севера и отложившегося из водного потока, проходила совсем близко. Сам же марсоход стоял на тянущемся с запада и юга 'языке' более темного грунта, перекрывающем светлый, старый и буквально изрытый кратерами материал с высокой тепловой инерцией. В момент касания грунта в кратере Гейл было 15:02 по местному солнечному времени. Curiosity мог не опасаться ночи, так как был запитан от радиоизотопного источника, но в темноте от камер было бы мало толку, поэтому все планы составлялись по марсианскому времени. Сол 1 начался б августа в 14:30 UTC, что соответствовало местной полуночи в кратере Гейл. Марсоход же приступил к работе в 09:46 по марсианскому времени, то есть 7 августа примерно в 01:00 по Гринвичу. В первую очередь проверили прохождение прямой команды с Земли и дождались ответного 'писка' в Х-диапазоне через антенну низкого усиления LGA. В 11:45 местного времени подняли из транспортного положения остронаправленную антенну HGA и навели ее на Землю, однако ориентация оказалась неточной, и связь не получилась. На борту активировали радиационный детектор RAD, который показал уровень излучения примерно вдвое ниже, чем в среднем на этапе перелета. Включили метеокомплекс REMS и столкнулись с непрохождением данных в бортовой компьютер Curiosity; к счастью, эту проблему вскоре удалось исправить. Опробовали цветную камеру-микроскоп MAHLI, не открывая пока пылезащитной крышки. В транспортном положении она смотрела влево, а потому в кадр попала часть северного вала кратера Гейл. На Земле были также получены тестовые изображения с навигационных камер и научной камеры MastCam34 и один полномасштабный снимок десантной камеры MARDI. Данные шли на Землю не только через Mars Odyssey, но и через MRO - основной ретранслятор для Curiosity, и за день их было получено уже около 35 Мбайт.
В течение сола 2 (7-8 августа) марсоход произвел более точную выставку остронаправленной антенны на Землю и ее тестирование: появился канал прямой связи, небыстрый, но зато доступный в течение половины марсианских суток. Затем подняли в рабочее положение мачту высотой 1.1 м со съемочной и зондирующей аппаратурой. В 04:41 UTC сделали пробные снимки навигационной камерой NavCam, а с 07:18 до 07:38 - комплект из 35 пар фотографий. В утреннем и полуденном сеансах ретрансляции Земля получила еще 17 полноразмерных кадров камеры MARDI, снимки верхней панели марсохода с 'солнечными часами' и калибровочной таблицей, загрубленную панораму района посадки от навигационных камер и два качественных снимка в направлении к северу, охватывающие пространство от выступающих деталей Curiosity до вала кратера на горизонте. Впечатление американцев было таким: 'Поразительно напоминает пустыню Мохаве и долину Смерти'. Среди прочего выяснилось, что струи посадочных двигателей 'вырыли' ямы, позволяющие увидеть коренную породу и получить к ней доступ; в то же время сама глубина нарушения грунта стала важной характеристикой его свойств. На снимках удалось рассмотреть хорошо определенный верхний слой, который содержит каменные фрагменты в матрице из более тонкого материала, и класт размером до 10 см, выступающий на 5 см из включающего слоя. В этот же день с контекстной камеры на спутнике MRO был получен снимок с местами падения шести балансировочных грузов, сброшенных перед раскрытием парашюта. 25-килограммовые вольфрамовые 'снаряды' врезались в поверхность планеты с перелетом в 12 км относительно места посадки Curiosity. Операторы отметили несколько более высокую температуру в отсеке аппаратуры ровера и связали ее с тем, что условия в кратере Гейл оказались более мягкими, чем закладывалось в проект. Кроме того, были отмечены прекрасные характеристики радиоизотопного генератора: он выдавал 115 Вт вместо ожидаемых 105 Вт для питания систем и подзарядки аккумуляторов и соответственно лучше грел аппарат избыточным теплом. В третий сол, воспользовавшись увеличением пропускной способности радиоканала до 256 кбит/с. Curiosity передал все кадры вчерашней черно-белой круговой панорамы с навигационных камер, включая новые снимки верхней панели. На ней специалисты неожиданно увидели камушки размером до 1 см, заброшенные во время посадки. Основная научная камера MastCam с 34-мм объективом отсняла для цветной панорамы 130 кадров размером 1200x1200 пикселов, однако передать удалось пока лишь 'превьюшки' разрешением 144x144 и снимки верхней панели. На борту продолжал работать радиационный детектор RAD; кроме того, были сделаны пробные включения и проверки приборов APXS, CheMin, SAM и приемной части российского нейтронного детектора ДАН, созданного вИКИ РАН под руководством Игоря Митрофанова и предназначенного для поиска воды и гидратированных минералов. 'Включение было короткое, буквально на несколько минут, - сообщил сотрудник лаборатории спектрометрии космического гамма-излучения Максим Литвак. - Его включили, проверили - все работает. Нейтроны он видит'.
Операторы включили резервный компьютер ровера и проверили его. Затем 'Земля' заложила на борт программу перехода на новую версию программного обеспечения R10. Все еще работающий вариант R9 был оптимизирован для управления посадкой и содержал множество ненужных теперь блоков и компонентов. Новый был разработан специально для операций на поверхности Марса и содержал новые алгоритмы автономной навигации с оперативной обработкой изображений и обнаружением препятствий, управления манипулятором и буровым устройством и т.п. Само новое ПО было записано в бортовую флэш-память еще на этапе перелета, а теперь предстояло загрузить его в оба бортовых компьютера и проверить, сохраняя на всех этапах, кроме самого последнего, возможность вернуться к старому варианту. Сол 4 почти полностью был посвящен 'перепрошивке' компьютеров с переходом на версию R10. С пассивными измерениями приборами ChemCam и ДАН решено было повременить, и лишь несколько цветных снимков камеры MastCam в высоком разрешении были приняты на Земле. С учетом полученной информации специалисты выбирали наиболее интересные объекты и готовили план исследований на ближайшие недели. Марсианским вечером новое ПО было испытано на резервном компьютере и утром 5-го сола (10-11 августа) успешно отработало заданные операции, продемонстрировав готовность к научным исследованиям на поверхности. После полуденного отдыха Curiosity вернулся к старой версии ПО на основной машине. Параллельно с этими работами Земля приняла 79 из 130 кадров MastCam в полном разрешении и построила детальную панораму без нескольких участков. С северной стороны была видна стена Гейла с сетью долин, являющихся результатом водной эрозии из внешнего по отношению к кратеру источника. Главный водоток, спускающийся по склону в 18 км от марсохода, поразительно напоминал извилистую полевую дорогу. На юге лежащую в двух километрах от Curiosity низину с темными дюнами сменяли первые уступы горы Шарпа. С особым интересом ученые разглядывали области воздействия реактивной струи, которая вымела мелкий песок и обнажила крупные 'плиты' марсианской породы. Четырем таким 'проплешинам' под соплами четырех посадочных ЖРД дали имена Burnside, Goulburn, Hepburn и Sleepy Dragon.
Еще три марсианских дня (с 6-го по 8-й, или с 11 по 14 августа по земному счету времени) ушло на загрузку, опробование на новой версии ПО и окончательный запуск с нею основного компьютера. 'Мы успешно закончили пересадку мозга, - сообщил руководитель группы управления Майкл Уоткинс. - Теперь переходим к новой фазе функциональных проверок научной аппаратуры и подготовке к короткому пробному движению'. Сточки зрения программы миссии это означало, что закончилась фаза 1А ввода марсохода в строй и началась фаза 1В, основным содержанием которой было тестирование возможности движения. Тем временем 12 августа камера HiRISE на спутнике MRO сделала первый цветной снимок Curiosity с орбиты. В 09:01 аппарат прошел в 30њ к востоку от зенита, и с расстояния 307 км марсоход выглядел как двойное светлое пятнышко внутри большего темного пятна - зоны поврежденного тормозными двигателями грунта. Утром 13 августа Барак Обама связался с группой управления Curiosity и поздравил директора Лаборатории реактивного движения Чарлза Элачи и его специалистов с успешной посадкой и началом продуктивной работы на поверхности Марса. Президент сказал, что миссия Curiosity должна послужить основанием для более смелого проекта - пилотируемой экспедиции на Марс - и выразил надежду, что она вдохновит юных американцев на участие в будущих открытиях. Начало пути 9-й сол (14-15 августа) был первым рабочим днем этапа 1В. Ровер передал еще несколько частей панорамы, снятой неделей раньше при помощи MastCam, и серию качественных снимков десантной камеры - их число достигло 110. На следующий день состоялась съемка калибровочной мишени прибора ChemCam. Начались регулярные измерения давления и температуры с использованием датчиков метеокомплекса REMS. Первая кривая атмосферного давления выглядела так: подъем до 775-780 Па (7.7 мбар) ночью и утром, затем резкое падение до 690-695 Па (6.8 мбар) после полудня - и снова медленный подъем. В течение 10-го и 11-го солов были зарегистрированы ночные минимумы температуры: -75њС в воздухе и -91њС на грунте. Дневные максимумы составили -2.2њС в воздухе и +2.8њС на грунте. К сожалению, ничего не удавалось считать с одного из двух ветровых датчиков REMS - возможно, его повредили камни, поднятые в воздух во время посадки. Через несколько дней неисправность признали неустранимой, и это означало, что точность определения направления и скорости ветра будет ниже ожидаемой.
В 11-й сол (16-17 августа) российский прибор ДАН впервые работал в активном режиме. Аппаратура была включена в 10:30 UTC, что соответствовало примерно 13:00 местного времени. Температура прибора в этот момент составила +20њС. В заданное время по команде был включен импульсный генератор нейтронов ДАН-ИНГ с целью активного зондирования вещества поверхности Марса на глубину до 1 м нейтронами с энергией 14 МэВ, в то время как блок детекторов ДАН-ДЭ измерял отклик грунта. В качестве побочного эффекта излучение ДАН-ИНГ фиксировалось также радиационным комплексом RAD. ДАН проработал один час и был выключен по команде; научные и телеметрические данные свидетельствовали о штатной работе всех компонентов научной аппаратуры. Была получена первая информация о составе вещества Марса и о радиационном фоне в районе посадки. По самым предварительным оценкам, водорода в пересчете на воду оказалось очень мало - от 1.0 до 1.5%. 17 августа по итогам 11-го сола научный руководитель экспедиции Curiosity объявил первоочередную цель марсохода. Ею стала точка стыка трех разных типов поверхности в 400 м восточнее места посадки, получившая имя Гленелг (Glenelg)*. Светлая северо-восточная зона отличалась высокой тепловой инерцией, и залегающие там слоистые породы, медленно остывающие ночью и медленно прогревающиеся днем, было интересно исследовать с помощью бура. Юго-восточный сектор с множеством мелких кратеров привлекал ученых как наиболее древняя из доступных поверхностей. Наконец, планировалось изучить характеристики вырытых реактивными струями пород в западной части, где Curiosity выполнил посадку, и поискать их аналоги в области стыка.
В 12-й сол Curiosity сфотографировал навигационной камерой верхушку горы Шарпа, точнее - ту ее часть, что была видна с места посадки. Дело в том, что первые панорамы снимались с уставками, согласованными еще до старта, без учета фактической ориентации марсохода, и на них вершина, к сожалению, не попала. На Землю снимки были доставлены четырьмя днями позже, что позволило дополнить панораму. В этот же день MRO в третий раз сфотографировал новый марсоход, на этот раз пройдя над ним практически в зените. Разрешение составило 28 см; на снимке была видна не только тень от ровера, но и тени от манипулятора и мачты и три 'северных' колеса! 13-й сол (18-19 августа) был отмечен первым применением лазерной 'пушки' прибора ChemCam - и первым использованием такого инструмента в истории космических исследований. Мишенью стал камень ?165 в форме пирамидки высотой около 8 см справа от ровера, получивший неформальное наименование Coronation. За 10 секунд с дистанции около трех метров на участок диаметром около 15 мм было направлено 30 импульсов по 14 мДж в каждом. Казалось бы, немного, но так как импульс имел продолжительность всего 5 нс, мощность каждого превышала 1 МВт!
Три спектрометра с телескопическим объективом зафиксировали излучение испаренного материала и получили отличный спектр - отношение сигнал/шум оказалось даже лучше, чем при наземных испытаниях. Камень Coronation оказался типичным базальтом. При первых 'выстрелах' были видны линии водорода и магния, которые по мере испарения внешнего слоя пропали. Исследователи заключили, что камень покрыт пылью или каким-то иным материалом. Тесты по образцам пород и грунта продолжались и в два следующих дня. Как сообщил научный руководитель эксперимента Роджер Винс из Лос-Аламосской национальной лаборатории, 'обстрелянный' с дальней дистанции образец в очищенной двигателями зоне Goulburn также проявил свойства базальта. 'Вероятно, это кусочки базальта из осадочных отложений', - заметил исследователь. Бур решили пока не применять, опасаясь повредить его. 19 августа гору отсняли обеими научными камерами - MastCam34 и MastCam100, а вечером состоялся первый 15-минутный сеанс ретрансляции данных через европейский спутник Mars Express. В отличие от американских КА, европейский аппарат находится на вытянутой орбите с периодом обращения 7 часов, так что сеанс начался на дальности 3600 км и закончился на 1300 км. Скорость приема составила 8 кбит/с, было получено 955 пакетов данных общим объемом 867 кбайт. Информация была принята на европейской станции Нью-Норсия в Австралии и оттуда передана в NASA. Сол 14 посвятили тестированию двухметрового манипулятора, предназначенного для выноса активных датчиков различных приборов к изучаемым образцам. Турель на конце манипулятора несет в общей сложности 30 кг аппаратуры - камеру, спектрометр, бур, совок и механизмы для дробления и просеивания марсианских камней. Тест состоял в подъеме манипулятора из транспортного положения и проверки движения во всех пяти его сочленениях. Одновременно проверили тра | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
