Organizace | NASA |
---|---|
Stavitel | Laboratoř tryskového pohonu |
Pole | Molekulární a atomové složení půdy Marsu, geologie |
Postavení | Probíhá mise |
Ostatní jména | Zvědavost ( pouze vozítko ) |
Zahájení | 26. listopadu 2011 |
Spouštěč | Atlas V 541 |
Zahájení operační mise | 6. srpna 2012 |
Konec mise | Kolem roku 2026 |
Život | 22 měsíců (primární mise) |
Identifikátor COSPAR | 2011-070A |
Stránky | Stránka NASA JPL |
Ujetá vzdálenost | 24,85 km (4. března 2020) |
---|
Mše při startu | 899 kg (rover) |
---|
MastCam | Spektrometrické kamery |
---|---|
MAHLI | Kamera mikroskopu |
APXS | Spektrometr pro rentgenové záření a alfa částice |
ChemCam | Sada obsahující trojitý spektrometr , dalekohled pro zaostření laserové ablace a mikrokameru ( technika LIBS ) |
Cesta | Rentgenový fluorescenční difraktometr a spektrometr |
SAT | Laboratoř chemické analýzy |
RAD | Radiační detektor |
DAN | Detektor neutronů |
REMS | Meteorologická stanice |
ÚTERÝ | Sestupová kamera |
Mars Science Laboratory ( MSL ve francouzštině „Mars Science Laboratory“), je úkolem průzkumu na planetě v březnu se vozítko ( rover ), který centrum vytvořilo JPL spojené s vesmírné agentury v USA z NASA . Družice je spuštěn26. listopadu 2011pomocí Atlas V. spouštěči . Místo přistání, na kterém přistála vesmírná sonda6. srpna 2012, se nachází v kráteru Gale . V omezeném obvodu, který je tedy kompatibilní s autonomií roveru, představuje formace odrážející hlavní geologická období planety, včetně té - Noachien -, která mohla umožnit vzhled živých organismů . Během své mise v vozítka s názvem Curiosity bude zkoumat, zda je prostředí příznivé pro vystoupení ze života existovaly, analyzovat mineralogické složení , studovat geologii této oblasti prozkoumat a shromažďovat údaje o meteorologii a gama záření , které dosáhnou země planety. Doba trvání mise je zpočátku stanovena na jeden marťanský rok, tj. Přibližně 669 chodidel (marťanské sluneční dny) nebo 687 pozemských (solárních) dnů .
Vozítko zvědavost je pětkrát těžší než jeho předchůdci, že Mars Exploration Rovers (MER), který umožňuje to, aby nést 75 kg vědeckých zařízení, včetně dvou mini laboratořích umožňujících analyzovat na složky organické a minerální látky , a že vzdáleného systému identifikace pro složení hornin na základě působení laseru . Palubní laboratoře jsou poháněny sofistikovaným systémem sběru a úpravy vzorků včetně vrtné soupravy . Aby uspokojil zvýšené energetické potřeby a překonal omezení marťanské zimní a noční periody, používá rover radioizotopový termoelektrický generátor, který nahrazuje solární panely používané v předchozích misích. Nakonec těží z pokročilého softwaru pro navigaci na marťanské půdě a provádění složitých úkolů, které na něj čekají. Rover je navržen tak, aby urazil 20 km a mohl stoupat po svazích 45 ° .
Kosmická sonda k odchýlení se od Země má hmotnost 3,9 tuny a zahrnuje etapu výletní odpovědnou za uvedení sondu do blízkosti planety Mars, se reentry vozidla, která prochází marsovské atmosféry. Při vysoké rychlosti a fázi sestupu odpovědného za poslední fáze vedoucí k přistání. Aby bylo možné přistát 899 kg rover na marťanské půdě s přesností požadovanou vědeckými cíli, byla technika přistání použitá jeho předchůdci důkladně upravena: fáze atmosférického návratu je částečně řízena tak, aby omezovala plochu přistání na elipsě dlouhé 20 km a 7 km široký . Rover je jemně položen na zem sestupným stupněm fungujícím jako vrtulníkový jeřáb , což je jediná metoda kompatibilní s jeho hmotou.
MSL je nejambicióznější meziplanetární mise NASA tohoto desetiletí . Složitost sondy a roveru, jakož i potřeba vyvinout nové vesmírné technologie vedly během vývoje k významným změnám původního konceptu: výsledné překročení nákladů téměř vedlo ke zrušení celého projektu. Spuštění původně plánované na rok 2009 muselo být odloženo na další spouštěcí okno , o 26 měsíců později, v roce 2011 . Celkové náklady na projekt se v roce 2011 odhadují na 2,5 miliardy dolarů .
Od začátku průzkumu vesmíru byla planeta Mars oblíbeným cílem meziplanetárních misí zahájených ve sluneční soustavě . Na rozdíl od jiných planet ve sluneční soustavě měl Mars v minulosti bezpochyby podobné podmínky jako na Zemi . Mohli, ale to se ještě musí potvrdit, umožnit zdání života. Mars si v současné době stále zachovává atmosféru i vodu ve formě ledu v pólech. Díky jeho blízkosti je relativně snadné posílat tam vesmírné sondy. Mars je také nezbytným cílem, pokud se má lidstvo pustit do ambiciózního vesmírného programu s posádkou. Z tohoto pohledu je nutné provádět průzkumné mise.
Vědecky má průzkum Marsu v současné době tři cíle:
Odpovědi na tyto tři otázky nám pravděpodobně pomohou porozumět naší vlastní planetě.
Z důvodu technické proveditelnosti a nákladů dosud nebyl realizován žádný průzkumný projekt posádky astronautů. Od počátku vesmírného věku je také průzkum Marsu svěřen robotickým misím a nepochybně jím zůstane i po dalších dvacet let. Tyto mise nám postupně umožnily lépe poznat tuto planetu, aniž bychom poskytli definitivní odpovědi na hlavní vědecké otázky. Kosmická loď, která nejvíce rozšířila naše znalosti, jsou orbity (kosmické sondy umístěné na oběžné dráze kolem Marsu) schopné díky stále sofistikovanějším přístrojům shromažďovat data na povrchu celé planety., Její atmosféry a do určité míry i jejího suterénu .
Mariner 4 je první meziplanetární sonda, která se přiblížila k Marsu15. července 1965 ; poté zničil obraz planety s charakteristikami blízkými Zemi tím, že vrátil první fotografie opuštěného světa posetého impaktními krátery , které se svým vzhledem dost podobaly Měsíci . První marťanský orbiter Mariner 9 ( 1971 ) kvalifikoval tuto vizi tím, že ukázal, že Mars má různé geologické útvary: kaňony , sopky , polární čepice , dunová pole. Tato první vlna průzkumných zařízení, z nichž některá byla sovětská , například 3. března ( 1972 ) a 6. března ( 1974 ), skončila dvěma oběžnými dráhami a dvěma přistávacími jednotkami programu Viking ( 1975 ). Měli mini chemickou laboratoř schopnou detekovat existenci forem života. Nejasné výsledky analýz byly obecně interpretovány jako negativní reakce. Dalších dvacet let znamenalo pauzu ve vysílání misí na Mars, proložené třemi americkými a sovětskými neúspěchy . Některé objevy na Zemi však zpochybnily nyní akceptovanou myšlenku sterilní planety Mars: formy života byly objeveny na obzvláště nepřátelských místech na dně oceánů nebo v pouštních oblastech . Mars Global Surveyor orbiter ( 1996 ) označuje návrat NASA na Mars. Objevuje oblasti bohaté na šedý hematit - oxid železa, který se tvoří za přítomnosti vody -, detekuje zbytkové magnetické pole, což naznačuje, že v minulosti byl Mars chráněn před sterilizačními paprsky z vesmíru magnetickou bariérou a nakonec našel několik projevy dynamické atmosféry, jako je přítomnost vpustí, chybí na fotografiích pořízených předchozími misemi a které mohly být vytvořeny působením vody. Přístroje evropského orbiteru Mars Express ( 2003 ) umožňují potvrdit přítomnost velkého množství vody uložené ve formě ledu na úrovni polárních čepiček, detekovat přítomnost stop nedávno se objevujícího metanu v atmosféře planeta, jejíž původ může být biologický nebo vulkanický, a nakonec objevit jílovité sedimenty, které se mohou objevit pouze v přítomnosti mírně kyselé povrchové vody , tedy v prostředí příznivém pro život. Mars Reconnaissance Orbiter ( 2006 ), vybavený zvláště výkonnými kamerami, zdokonaluje všechny tyto objevy prováděním systematické inventarizace pozemků odrážejících přítomnost vody: usazenin jílů, uhličitanů a síranů . Orbiter také detekuje přítomnost vody v relativně nízkých zeměpisných šířkách, což potvrzuje, že marťanská atmosféra si uchovává stopy nedávné změny sklonu osy planety.
Podvozek (fixní) a Rovers mobilní, schopné cestovat na zemi, dosud hrály skromnější roli při průzkumu Marsu: oni jsou primárně odpovědné za validaci pole odpočty z pozorování sond. MSL přebírá od dvou vikingských statických přistávacích modulů, které se pokoušely identifikovat stopy živých ( 1975 ), od přistávacího modulu Pathfinder ( 1996 ), který poprvé implementoval rover skromné velikosti ( 10,6 kg ) pokřtěný Sojourner , MER rovers ( 2003) ) o hmotnosti 174 kg, kteří jako první provedli skutečné geologické práce v terénu s řadou přístrojů omezených váhovými omezeními a konečně statickým přistávacím modulem Phoenix ( 2008 ) odpovědným za studium oblasti marťanského severního pólu.
Přistání plavidla na marťanské půdě je obtížné cvičení, o čemž svědčí selhání tří sovětských plavidel a nověji Mars Polar Lander ( 1998 ) a Beagle 2 ( 2003 ). Mars má skutečně silnou gravitaci, pokud ji porovnáme s Měsícem (o něco více než třetina Země je více než dvojnásobek Měsíce); navíc musí kosmické sondy k dosažení planety dorazit vysokou rychlostí (asi 5 až 6 km / s ). Hlavní využití brzdné pomocí raketových motorů, jak je praktikována na Měsíci ( lunární modul z programu Apollo nebo Lunokhod sondy ) je vyloučeno, protože hmota má být zahájen by byl mimo dosah stávajících raket a náklady by byly příliš vysoké. Je proto nutné využít brzdné síly generované třením kosmické lodi v marťanské atmosféře. Ale je to tenké a tenké: s technikami zvládnutými v době návrhu roveru MSL není prakticky možné přepravovat touto metodou stroj s více než jednou tunou na marťanské půdě, tj. Hmotnost Marsu Vědecká laboratoř Curiosity rover .
Vlastnosti | Mars Science Laboratory | Mars Exploration Rover |
---|---|---|
Střih | 3 x 2,7 m 2.2 m vysoký |
1,6 x 1,6 m 1,5 m vysoká |
Hmotnost | 899 kg | 170 kg |
Užitečné zatížení | 75 kg (10 nástrojů) | 5 kg (5 nástrojů) |
Rameno dálkového ovládání | Délka 2,1 metru, 2 nástroje, příprava vzorku |
Délka 0,8 metru, 3 nástroje |
Energie | 2 700 watthodin na podlahu | 1 000 watthodin na podlahu |
Autonomie | 20 km | 700 m |
Nominální doba trvání úkolu | 98 týdnů | 13 týdnů |
Jedním z hlavních cílů planetologů se specializací na Mars je schopnost analyzovat vzorek marťanské půdy v laboratořích na Zemi. V roce 1988 byl vypracován projekt vrácení vzorku, ale jeho náklady, odhadované v té době na sedm miliard amerických dolarů, byly osobami s rozhodovací pravomocí považovány za příliš vysoké. V průběhu 90. let byl projekt znovu aktivován NASA ve spolupráci s CNES : scénář byl vyvinut na základě „doktríny“ nízkonákladových misí ( lepší, rychlejší, levnější , ve francouzštině „lepší, rychlejší, levnější“) vyhlášených tehdejší správce NASA Daniel Goldin . Selhání dvou misí na Marsu z roku 1999 , Mars Polar Lander a Mars Climate Orbiter , produktů této politiky, stejně jako realističtějšího přístupu k nákladům, však ukončily projekt navrácení vzorku na počátku dvacátých let . Vědecká komunita sledovala další důležitý cíl, spočívající ve zřízení geofyzikální sítě složené ze statických automatických stanic, umístěných na povrchu Marsu a odpovědných za sběr meteorologických , seismologických a geologických dat . V průběhu 90. let 20. století bylo v rámci mezinárodní spolupráce vyvinuto několik projektů ( MarsNet , InterMarsNet ) pro zřízení této sítě stanic, ale všechny selhaly z finančních důvodů.
Na počátku dvacátých let už velké marťanské projekty pro nedostatek finanční podpory v NASA nebyly, jako v kontextu mezinárodní spolupráce, na pořadu jednání. Americká kosmická agentura je rozvoj mer Rovers s omezenými kapacitami, zatímco Evropská kosmická agentura buduje svou první Mars Express Marsu orbiter . Aby měla střednědobou strategii, NASA žádá pracovní skupinu zastupující mezinárodní vědeckou komunitu, Mars Science Program Synthesis Group , aby definovala směry, které je třeba dát marťanskému průzkumu pro dekádu 2010-2020 . Bílá kniha je výsledkem práce této komise byla vyrobena v roce 2003 . Hledání vody , který sloužil jako společný závitem pro misí roku 1990 se nahrazuje datem komponent, které umožní vznik života. Byly identifikovány čtyři oblasti průzkumu s prioritami, které se mohou vyvinout v průběhu objevování stop stávajícími misemi - zejména MRO , jejichž spuštění je plánováno na rok 2005 - nebo budoucími:
Rozhodnutí zahájit vývoj těžkého a univerzálního vozítka Mars Science Laboratory bylo přijato v roce 2003 a bylo přímým výsledkem této práce. Jeho přístrojové vybavení mu umožňuje studovat chemii uhlíku na Marsu, poskytovat jednoznačné údaje o marťanské geologii a analyzovat hydrotermální depozity, to znamená, že představují vhodný nástroj pro tři z os plánovaného výzkumu. Přesnost jeho přistání (míra chyby menší než 20 km ) a jeho zaručená autonomie (alespoň 20 km ) umožňují poprvé v misi zahrnující přistání na povrchu Marsu zaměřit se na nejzajímavější marťanská místa, obvykle charakterizována přítomností trápených reliéfů nebo malou plochou. S ohledem na jeho náklady je Mars Science Laboratory připojena k programu Flagship, který spojuje nejambicióznější meziplanetární mise NASA s rozpočtem až několik miliard dolarů a který se spouští přibližně každých deset let.
Mise Mars Science Laboratory má čtyři hlavní cíle:
S ohledem na tuto skutečnost, a zejména z hlediska obyvatelnosti planety, bude muset vědecká laboratoř Mars pracovat podél osmi hlavních os:
Volba místa přistání Mars Science Laboratory je zásadní pro úspěch mise. Místo musí představovat geologické prostředí nebo soubor prostředí příznivých pro život. Mělo by to umožnit provedení nejrůznějších experimentů, aby se maximalizoval počet linií výzkumu, které lze prozkoumat. V ideálním případě by oblast přístupná z místa přistání měla vykazovat spektra indikující současnou přítomnost několika hydratovaných minerálů , například jílů s hydratovanými sírany . Hematit , další oxidy železa jsou sírany , že silikáty , a možná některé chloridy , mohla dovolil zkamenění možné formy života na Marsu.
Místa, která si pravděpodobně zachovala stopy po minulém životě, představují výraznou topografii, a tak nabízejí širokou škálu výchozů a hornin. Konstruktéři mise Mars Science Laboratory proto museli vyvinout vozidlo schopné dosáhnout a prozkoumat taková místa zcela bezpečně. Díky technickým omezením mise (hmotnost sondy, scénář přistání) je nutné zvolit místo přistání umístěné méně než 45 ° od rovníku Marsu a méně než 1 000 m nad mořem referenční úrovně Marsu .
Chcete-li vybrat nejlepší web, NASA volá po nápadech od mezinárodní vědecké komunity. Více než 90 návrhy seskupeny do 33 obecných míst jsou studovány a klasifikovány v průběhu 1 st kongresu o výběru MSL místo přistání, která se konala včerven 2006. Tento a následující kongres je otevřen celé vědecké komunitě. Některé další weby jsou přidány do prvního seznamu a zkoumány během druhého kongresu, který se koná následující rok v roceříjna 2007a která končí po pořadí a poté hlasování výběrem deseti webů. 3 th kongres, který se konal vzáří 2008, Přepracovává a omezuje výběr na sedmi místech: Eberswalde kráterů se Holden kráterů se Gale kráteru , Mawrth Vallis , Nili Fossae se Miyamoto kráteru a jih Meridiani Planum .
V listopadu 2008 byly nakonec vybrány čtyři stránky :
Hodnost | Stránky | Kontaktní informace | Vlastnosti | Silné body | Slabé stránky |
---|---|---|---|---|---|
1 | Delta z Eberswalde kráteru |
24,0 ° J • 327,0 ° V nadmořská výška: -1,45 km |
Old clay delta v převrácené úlevu u ústí jednoho povodí . | Diverzifikovaná stratigrafie v 5 km hlubokém kráteru z doby Noachiana. | Proces školení musí být ještě lépe definován. Dust může pokrýt zajímavé stránky. |
2 | Naplavené fan of kráter Holden |
26,4 ° J • 325,3 ° V nadmořská výška: -1,94 km |
Kráter se strukturami spojenými s lakustrinovou minulostí. | Zachovalý naplavený systém se sedimentárními vrstvami umožňující rekonstruovat klimatickou minulost. Skály mnoha typů pokrývající široké období historie Marsu. | Tyto vklady nemusí souviset s minulostí lacustrinu. Nízká rozmanitost fylosilikátů schopných chránit živé organismy. |
3 | Kráter Gale |
4,6 ° J • 137,2 ° V výška: −4,45 km |
Impact kráter zahrnující centrální kopec vysoký 5 km a procházející únikem. | Diverzifikované vrstvy na centrálním pahorku včetně hydratovaných minerálů fylosilikátového a síranového typu uložených v době, kdy byl kráter obsazen jezerem. | Kontext geologické formace zůstává špatně pochopen. Nejzajímavější místa jsou mimo elipsu, do které zapadá přistávací zóna. |
4 | Mawrth Vallis |
24,0 ° severní šířky • Nadmořská výška 341,0 ° východní délky : -2,25 km |
Starobylé údolí řeky s dlouhou hydrologickou historií. | Přístup k nejstarším skalám ze čtyř míst. Obzvláště velký podíl diverzifikovaných hydratovaných hornin. | Žádná shoda ohledně procesu sedimentace. Přístroje MSL nemusí být schopny poskytnout informace ke sledování geologické historie místa. |
Nili Fossae , který také představuje zajímavé vlastnosti (zejména hydrotermalismus uvolňující metan ), Mawrth Vallis před hlasováním v roce 2008předchází jen velmi málo, a to kvůli zvýšeným rizikům přistání ve srovnání s posledním. Dne 20. srpna 2009 se NASA žádost přijmout další návrhy přistávací místa, kterých se diskutovalo na 4 th výběru kongresu, který se koná na konci září 2010 . Tento workshop je následuje finále se 2 th týden v březnu 2011 , před zahájením mise, které je naplánováno na listopad 2011 . V červnu se počet potenciálních přistávacích míst sníží na dvě: Gale a Eberswalde . The22. července 2011, místo kráteru Gale je nakonec vybráno jako cíl mise Mars Science Laboratory .
Rover zahájil 10 vědeckých přístrojů, které mu umožnily detekovat jakékoli stopy vody , přesně analyzovat horniny , studovat minerály na povrchu března , měřit chiralitu detekovaných molekul a pořizovat fotografie s vysokým rozlišením . Některé z těchto nástrojů jsou vyvíjeny za účasti zahraničních laboratoří. Toto zařízení spadá do čtyř kategorií:
Mars Ruční objektivu Imager (zkráceně Machlí) je mikroskop kamera namontovaná na držáku nástroje se nachází na konci ramene roveru. Mělo by to umožnit charakterizaci složení a mikrostruktury hornin, půdy, mrazu a ledu identifikovatelných v měřítku od jednoho mikronu do jednoho centimetru. Poskytuje barevné obrazy ve viditelném světle . Hlava kamery je vybavena 4 LED diodami bílého světla k osvětlení cíle, když je ponořen do stínu nebo v noci, a 2 ultrafialovými LED diodami k produkci fluorescence a detekci uhličitanových minerálů a odpařování . Fotoaparát může mít ohnisko 20,5 mm až nekonečno, jeho optické pole je mezi 34 a 39,4 °. Pokryté pole je co nejblíže fotografovanému objektu a má rozlišení 18 × 24 mm a maximální rozlišení 15 mikrometrů na pixel díky CCD senzoru 1600x1200 pixelů . Dva senzory umožňují systému vyhnout se přímému kontaktu optiky s fotografovaným objektem. MAHLI má autofokus, ale pozemní personál ho může požádat, aby získal sekvenci 8 obrazů stejného objektu s různým zaostřením, aby získal trojrozměrný obraz, protože nejbližší hloubka ostrosti je 1,6 mm (a bude tak schopna vytvořit snímek s velkou hloubkou ostrosti díky integrovanému softwaru pro stohování zaostření ). MAHLI lze také použít ke kontrole roveru nebo konfigurace terénu: jeho poloha na délku paže umožňuje, aby byl umístěn ve vyšší poloze než kamery MastCam. Světlo spektrum se vztahuje v rozmezí od 380 do 680 nm . Kamera má kapacitu videa 7 snímků za sekundu ve formátu 720p (1280x720 pixelů).
MastCam ( Mast Camera ) je sada dvou kamer připevněných k horní části stožáru vozítka MSL ve výšce přibližně 1,97 metru nad zemí, které poskytují barevné, viditelné světlo a blízké infračervené snímky . Používají se k identifikaci geologických charakteristik okolní půdy a k rekonstrukci topografie lokality. Musí také zaznamenávat meteorologické jevy (mraky, mráz, prach rozfoukaný větrem) a přispívat k navigačním úkolům. Mohou sledovat detaily o velikosti až 0,15 mm . Podle původních plánů měly být obě kamery totožné a vybaveny zoomem s ohniskovou vzdáleností od 6,5 do 100 mm (poměr 15). Po rozpočtových arbitrážích a po několika zákrutách byly nakonec vybrány dvě kamery s pevnou ohniskovou vzdáleností: nalevo 34 mm širokoúhlá kamera s ohniskovou vzdáleností (zvaná MastCam 34) otevírající se na f / 8 a pokrývající pole. ° x15 ° a vpravo fotoaparát s teleobjektivem o průměru 100 mm (nazývaný MastCam 100) s clonou f / 10 a pokrývající pole 5,1 ° x 5,1 °. Širokoúhlý fotoaparát dokáže dosáhnout 360 ° panorama za 25 minut překrytím 150 fotografií.
Před objektiv lze umístit osm filtrů se šířkou pásma od 440 nm do 1035 nm. Pouze tři z těchto filtrů jsou společné pro obě kamery. Na rozdíl od modelů, které se dříve používaly na landerech a roverech, je získán barevný obrázek, aniž by bylo nutné překrývat 3 fotografie pořízené modro-zeleno-červenými filtry. Obrázek je snímán snímačem s rozlišením 1200 × 1600 pixelů ve komprimovaném formátu JPEG nebo ve formátu RAW . Pořízené snímky jsou uloženy v 8 gigabajtové flash paměti, do které se vejde 5500 fotografií. Tato úložná kapacita je však dostatečná pro záznam panoramatu pomocí všech dostupných filtrů. Ostření 2,1 m do nekonečna: to může být stanovena týmem na Zemi nebo může být stanoven pomocí automatické zaostřování . Doba expozice může být také automaticky vypočítá nebo uložené pozemních regulátorů. Kamery mohou zaznamenávat video formát 720p (1280x720 pixelů) rychlostí 10 fps nebo 5 fps pomocí celé plochy snímače.
MARDI ( MARs Descent Imager ) je barevná kamera namontovaná pod podvozkem vozítka a odpovídá za mapování místa přistání během sestupu na marťanskou půdu. Pokrývá pole 70 ° x55 °. Fotoaparát by měl pořídit přibližně 500 fotografií (5 fotografií za sekundu) z nadmořské výšky 3,7 km ( fotografovaná oblast 3 × 4 km ) až do přistání (fotografovaná oblast 1 × 0,75 metru) s rozlišením zvyšujícím se z 2,5 metru na pixel na 1,5 mm na pixel, tj. po dobu 2 minut. Fotoaparát má 8 gigabitovou paměť, která teoreticky dokáže uložit 4000 fotografií v režimu RAW . Fotografie musí být zaznamenány v tomto režimu a komprimovány před přenosem na Zemi, i když fotoaparát může tuto kompresi provést v reálném čase. Tyto fotografie použije pozemní personál k nalezení místa přistání a k identifikaci geologicky zajímavých míst poblíž místa přistání. Očekává se, že pohyby s vysokou úhlovou rychlostí, které budou animovat sondu během sestupu pod padák, a vibrace generované raketovými motory sestupové fáze způsobí, že i přes expoziční dobu 1,3 milisekundy bude velké množství fotografií rozmazaných. Fotoaparát má užitečné rozlišení 1600x1200 pixelů . Společnost MARDI byla během prvních finančních arbitráží v roce 2007 vyřazena z užitečného zatížení společnosti MSL a poté byla obnovena.
ChemCam ( „ CHEMistry CAMera “ ) je nástroj, který umožňuje vzdálenou analýzu přírody, složení a zvětrávání hornin. Poprvé na kosmické lodi využívá techniku spektroskopické analýzy vyvolané laserovou ablací : pulzní laserové střílení na horninu, která má být analyzována, způsobuje fúzi její povrchové vrstvy a generování plazmy . Light of de-excitaci emitovány ve viditelné a ultrafialové záření se shromažďují pomocí dalekohledu a poslán do spektrometrů , které navazují na elementární chemické složení horniny. S dosahem 7 metrů vám tento přístroj umožňuje rychle analyzovat více vzorků půdy nebo hornin a určit, zda chcete pokračovat v analýze s jinými nástroji. Jeho použití navíc spotřebovává relativně málo energie. ChemCam se skládá z optické části namontované na stožáru roveru a tří spektrometrů umístěných v těle roveru s většinou elektroniky. Optická část zahrnuje laser, který vysílá impulsy zasažené na cíl o průměru 0,3 až 0,6 mm po dobu 55 nanosekund, aby provedly měření procesem LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectrometer) . Pro získání správné spektrální analýzy horniny je zapotřebí 50 až 70 po sobě jdoucích pulzů. 110 mm optika použitá k zaměření cíle pomocí laseru shromažďuje vrácený obraz a přenáší jej optickým vláknem do spektrometrů. Spektrometry analyzují světlo v pásmu v rozmezí od 240 do 850 nm s rozlišením 0,09 až 0,3 nm. Optická část také obsahuje kameru ( Remote Micro-Imager nebo RMI) poskytující obraz kontextu analyzovaného vzorku. Uvedena z CNES od NASA , realizace ChemCam byl svěřen CESR / Toulouse observatoře. Ten požádal CEA („nanosekundová laserová platforma pro průmyslové aplikace“ oddělení fyziky a chemie) o provedení předběžných studií a vývoje. Optická část přístroje byla vyvinuta IRAP v Toulouse na základě laseru vyvinutého Thalesem za financování CNES, zatímco spektrometry a integrace přístroje jsou pod odpovědností laboratoře. National Los Alamos .
APXS ( Alpha-Particle-X-ray-Spectrometer ) je spektrometr pro rentgenové záření, který slouží k měření množství těžkých chemických prvků v horninách a půdě. Kombinuje techniky rentgenové fluorescenční spektrometrie a jaderné sondy PIXE . Přístroj používá jako zdroj rentgenového záření curium-244 . Dokáže určit relativní množství prvků od sodíku po brom . Senzor je namontován na nosiči nástrojů umístěném na konci ramene roveru, zatímco elektronika je umístěna v centrálním těle roveru. Hlava nástroje, jejíž aktivní část má průměr 1,7 cm , je umístěna méně než 2 cm od analyzovaného vzorku na dobu v rozmezí od 15 minut do 3 hodin a v druhém případě se vrací až do 13 elektromagnetických spekter. Toto je vylepšená verze nástroje, který byl použit na vozidlech Mars Pathfinder a MER. Poločas Curia 244 (18,1 roku) zajišťuje, že bude funkční, i když bude mise opakovaně prodloužena. Na rozdíl od přístroje MER jej lze během dne používat díky elektrickému chladicímu systému. Je 3 až 6krát citlivější než přístroj namontovaný na MER roverech a analyzované spektrum dosahuje až 25 keV místo 15 keV . Tříhodinová analýza zjistila množství niklu 100 dílů na milion a 20 ppm bromu. Detekce určitých prvků, jako je sodík , hořčík , hliník , křemík, vápník , železo a síra, lze získat po 10 minutách, pokud je jejich množství větší než 0,5%. K pravidelné kalibraci přístroje se používá vzorek čedičové horniny namontované na paži. APXS poskytuje University of Guelph v Kanadě .
CheMin ( Chemistry & Mineralogy ) je nástroj, který provádí mineralogickou analýzu vzorků hornin pomocí rentgenové difrakce a rentgenové fluorescence . První technika identifikuje krystalovou strukturu složek vzorku, zatímco druhá metoda poskytuje složení prvků a hmotnostní koncentraci různých prvků. Během vývojové fáze byla s přerušením této složky snížena schopnost přístroje v oblasti rentgenové fluorescence, která měla být zajištěna PIN diodou . Cílem je detekovat přítomnost minerálů vytvořených za přítomnosti vody. CheMin je umístěn jako SAM v přední části těla roveru s otvory vedoucími k horní palubě, což umožňuje paži zavést analyzovaný vzorek, který byl připraven dříve. Vzorek je vložen do analytické kapsle umístěné na baterii (karuselu) obsahující 26 dalších použitelných kapslí. Úplné prohledávání typicky trvá 10 hodin a provádí se přes noc, aby se chladicí snímače CCD na -60 ° C .
SAM ( Sample Analysis at Mars ) je mini laboratoř, která by měla pomoci určit současnou i minulou obyvatelnost planety. SAM se skládá ze tří nástrojů, které jsou určeny k zajištění chemického složení (molekulárního, elementárního a izotopového) atmosféry a povrchu Marsu. Tato sada nástrojů je primárně určena k hledání možných stop minulého života na Marsu nebo prebiotické aktivity, zejména vyhledáváním a charakterizací organických molekul, které se nacházejí v marťanské půdě. SAM zahrnuje následující:
SAM je umístěn, podobně jako CheMin, v přední části těla roveru, s otvory vedoucími do horní paluby pro zavádění pevných vzorků a další v přední části roveru pro plynné vzorky.
RAD ( Radiation Assessment Detector ) charakterizuje všechny nabité elementární částice ( protony , elektrony , jádra helia atd.) Nebo ne ( neutrony ), které se dostanou na marťanskou půdu: tyto částice jsou emitovány Sluncem nebo jsou vzdálenějšího původu ( kosmický paprsek ). Přístroj musí identifikovat povahu částic a měřit jejich frekvenci a energii. Shromážděné údaje musí umožňovat:
Částice studované pomocí RAD jsou ionty s atomovou hmotností až 26, energetické neutrony a gama paprsky s energií mezi 10 a 100 MeV na jádro. Přístroj obsahuje dalekohled s nabitými částicemi, který obsahuje tři rovinné detektory využívající PIN diody na křemíkovém nosiči , kalorimetr na bázi jodidu cesného a plastový scintilátor citlivý na neutrony. Systém proti koincidenci poskytuje stínění pro kalorimetr a scintilátor.
DAN ( Dynamic of Albedo Neutrons ) je aktivní a pasivní detektor neutronů, který musí měřit vodík přítomný v povrchové vrstvě marťanské půdy (hluboké méně než 1 metr) podél cesty, po které následuje rover. Tyto údaje by měly umožnit odvodit množství vody ve volné formě nebo v hydratovaných minerálech. Tento nástroj vyvinul Ústav pro výzkum vesmíru Ruské akademie věd .
REMS ( Rover Environmental Monitoring Station ) je meteorologická stanice, která měří atmosférický tlak, vlhkost, ultrafialové záření, rychlost větru, teplotu půdy a vzduchu. Senzory jsou rozmístěny na několika místech: dva kamerové klastry jsou připojeny ke stožáru kamery (Remote Sensing Mast RSM), 1,5 metru nad zemí, a směřují ve dvou směrech 120 ° od sebe, aby se dosáhlo dobrého měření směru a síly místního větry; šest fotodiod je umístěno na horní palubě roveru a měří ultrafialové záření v různých vlnových délkách. Nakonec je elektronika přístroje umístěného v těle roveru spojena s vnějším kanálem za účelem měření tlaku okolí. Nástroj REMS poskytuje španělská Centro de Astrobiologia (CAB)
Součástí reentry vozidla je sada s názvem MEDLI ( MSL EDL Instrument ), která pozemním týmům umožňuje sledovat atmosférické parametry a chování sondy MSL během atmosférického reentry . Shromážděné informace by měly pomoci zlepšit design budoucích marťanských vesmírných sond. MEDLI zahrnuje:
Sběr dat začíná 10 minut před atmosférickým reentry se vzorkovací frekvencí 8 Hertzů a končí po nasazení padáku, tj. 4 minuty po atmosférickém reentry. Z důvodu objemů se v reálném čase přenáší pouze malá část shromážděných údajů, zbytek se odesílá během prvního měsíce pozemní mise.
Navigační kamery, i když nejsou součástí vědeckých přístrojů, v některých případech poskytují snímky používané pro vědecké účely. Čtyři nadbytečné páry, zvané HazCam (kamery zabraňující nebezpečí), jsou namontovány dva po druhém na přední a zadní část těla roveru. Tato zařízení s objektivem typu rybí oko s optickým polem 124 ° poskytují černobílé obrazy k rekonstrukci trojrozměrného obrazu toho, co je před a za roverem do vzdálenosti 3 metrů a na šířku 4 metry. Dva další páry kamer (navigační kamery nebo NavCams) namontované v horní části stožáru roveru na obou stranách vědeckých kamer MastCam poskytují panoramatická panoramata nad 45 ° polem.
Vesmírná sonda Mars Science Laboratory, stejně jako stroje ve své kategorii, které jí předcházely, se skládá ze čtyř hlavních prvků (viz obrázek 1 ):
Hlavní složka |
Čj. diagram |
Dílčí složka | Hmotnost | Komentář |
---|---|---|---|---|
Cruise floor | 1 | - | 540,3 kg | včetně 73,8 kg paliva |
Opětovné nastupování a klesání |
5 | Přední tepelný štít | 440,7 kg | |
2 | Zadní štít | 576,6 kg | ||
3 | Sestupová fáze | 1068 kg | včetně 397 kg paliva | |
- | Celkový | 2,085,3 kg | ||
Rover Curiosity | 4 | - | 899 kg | |
MSL vesmírná sonda | - | Celková hmotnost | přibližně 3 524,6 kg |
Výletní pódium je válcová hliníková konstrukce o průměru 4 metry a nízké výšce s hmotností 540,3 kg, která pokrývá zbytek sondy a podporuje na opačné části adaptér, který umožňuje sjednotit MSL a jeho odpalovací zařízení. Jeho úkolem je podporovat tranzit vesmírné sondy mezi oběžnou dráhou Země a předměstími Marsu. Jak se blíží Mars, fáze plavby, která dokončila svou misi a nyní představuje penalizující hmotu, je uvolněna dříve, než návratové vozidlo zahájí atmosférický návrat . Konstrukce tempomatu je stejná jako u sond Mars Pathfinder a MER. Pomocí svého pohonného systému provádí 5 až 6 kursové korekce nezbytné pro to, aby sonda byla blízko planety Mars, přičemž rychlost a poloha jí umožňují provádět přesné přistání; během 8–9měsíčního přechodu mezi Zemí a Marsem monitoruje a udržuje vybavení celé sondy.
Výletní fáze slouží jako rozhraní během startu mezi raketou a vesmírnou sondou. Když se Mars blíží, krátce před oddělením od fáze opětovného vstupu, která převezme vedení další fáze, poskytne jí poslední pokyny pozemního týmu zaslané týmy JPL a shromážděné jeho dvěma anténami pracujícími v X -pásmo . Během přechodu mezi Zemí a Marsem přenáší na Zemi informace o stavu sondy shromážděné palubním počítačem roveru. Pomocí vyhledávače hvězd fáze plavby trvale určuje svou polohu a orientaci pomocí hvězd Mléčné dráhy jako referenčního bodu a provádí předem naprogramované korekce kurzu pomocí svého pohonného systému. Skládá se z 8 malých raketových motorů, které spotřebovávají hypergolický hydrazin uložený ve dvou titanových nádržích obsahujících 73,8 kg paliva. Zařízení tempomatu musí udržovat teplotu tempomatu, ale i ostatních součástí sondy v přijatelných mezích. Teplo vyrobené izotopového generátoru se přenáší přes na teplonosné tekutiny cirkulující v potrubí a slouží k udržení palubní elektroniky na dostatečnou teplotu. Přebytečné teplo je odváděno 10 radiátory umístěnými na okraji válce. Výletní pódium má vlastní systém výroby energie sestávající ze 6 solárních panelů o ploše 12,8 m 2, které produkují mezi 2 500 W na oběžné dráze Země a 1 080 W poblíž Marsu. Pro stabilizaci orientace sondy během cesty Země-Mars udržuje pohonný systém tempomatu rotaci MSL kolem své osy rychlostí 2 otáčky za minutu.
Přechod atmosféru při počáteční rychlosti Mars až 6 km za sekundu způsobuje zahřívání vnějších částí sondy dosažení teploty 2100 ° C . Aby byl rover během této fáze chráněn, je zapouzdřen ve zpětném vozidle. Skládá se z předního tepelného štítu, navrženého tak, aby odolal vysokému teplu, kterému je tato část sondy vystavena, a ze zadního štítu, který obsahuje zejména padák. Vozidlo pro opětovný vstup má tvar kuželového kužele 70 ° zděděného z programu Viking, který se používá na všech vozidlech NASA následně odeslaných na povrch Marsu. Na druhou stranu sonda inovuje raketové motory, které umožňují aktivně a ne pasivně řídit orientaci návratového vozidla až do rozvinutí padáku, aby se napravily odchylky od jmenovité dráhy a umožnila přesnost přistání. Štít zapouzdřuje sestupovou fázi a rover a je nedílnou součástí výletní fáze během tranzitu Země-Mars.
Přední tepelný štítPřední tepelný štít , s hmotností 440.7 kg , je struktura, 4,5 m v průměru, který znamená, že její velikost je větší než štít kapsle Apollo (4 m ), a že použitý MER vozítka (2,65 m ). Existuje přímý vztah mezi průměrem štítu, účinností atmosférického brzdění a hmotou, kterou lze bezpečně umístit na marťanskou půdu. Použitý průměr je maximální hodnota povolená geometrickými charakteristikami odpalovacího zařízení a odpalovacích zařízení. Hmotnost MSL je velmi blízká horní hranici povolené tímto průměrem. Štít je pokryt seskupením dlaždic z ablativního materiálu PICA, který odvádí teplo postupným odpařováním.
Zadní štítZadní nárazník o hmotnosti 576,6 kg musí zvládat méně extrémní teploty. Struktura, z voštinové struktury z hliníku je vystavena vysokým tepelným namáháním v důsledku velmi aktivní úlohu v raketových motorů při atmosférickém reentry a bylo nutné použít ablativní materiál použitý na tepelný štít předního jeho předchůdci. Je propíchnut čtyřmi otvory, kterými se otevírají trysky 8 raketových motorů s tahem 308 newtonů, sloužících k ovládání úhlu náběhu a obecněji orientace stroje: poměr zvedání / tažení ( jemnost je tak trvale upraveno během atmosférického reentry , což umožňuje opravit chyby trajektorie). Wolframová závaží představující celkovou hmotnost 300 kg se uvolňují před a po atmosférickém reentry, aby se upravilo barycentrum sondy. Zadní nárazník má dva přístupové panely, které umožňují zásah až do poslední chvíle před spuštěním. Štít je zakryt padákovým oddílem, který se aktivuje, když rychlost sondy klesne pod Mach 2. Na základně tohoto oddílu jsou radomy dvou antén s nízkým ziskem (jedna z nich je nakloněna): slouží k přenosu na Zemi informace o postupu atmosférického návratu.
Sestupová fáze se postará o poslední fázi sestupu a jemně uloží rover na marťanskou půdu. Implementuje zcela odlišnou architekturu, než byla použita pro marťanské landery, které tomu předcházely:
Množství zvědavosti vylučuje použití airbagů. Konstruktéři MSL se nechtěli chopit konceptu vyvinutého pro Viking a Phoenix, protože s sebou nese významná rizika ztráty roveru, pokud přistání proběhne v oblasti poseté kameny, na svahu nebo za silného větru. Curiosity rover je spuštěn po 3 kabelech dlouhých 7,5 metru sestupovým stupněm, který díky svým raketovým motorům zůstává v pevné poloze nad zemí jako vrtulník: jeřáb tak přistává velmi nízkou rychlostí ( 0,75 m / s ) na marťanské půdě. Tato technika umožňuje současně umístit rover na svažitý terén nebo na kameny, aby se zabránilo výbuchu motorů zvyšovat prach ze země a eliminovat potřebu systému vylodění ze sestupové fáze. Na druhé straně to vede k velké složitosti vývojové fáze, zejména naváděcího, navigačního a pilotního systému.
K dosažení svého poslání sestupová fáze s hmotností 1068 kg zahrnuje:
Zvědavost rover je obzvláště impozantní stroj o hmotnosti 899 kg ve srovnání s 174 kg pro Spirit a Opportunity Rovers a sotva 10,6 kg pro Sojourner . Jeho velikost mu umožňuje nést 75 kg nástrojů proti 6,8 kg pro vozítka MER. Rover je dlouhý 2,7 m . Centrální část vozítka namontovaná na kolech, „ box s teplou elektronikou “ ( WEB) obsahuje elektroniku a dva vědecké přístroje, které musí analyzovat vzorky půdy a hornin. Stožár, který je umístěn na přední straně tohoto boxu a který se zvedá do výšky 2,13 metru, nese několik kamer, atmosférických sond a také laserový spektrometr. Dálkově ovládané rameno je kloubově umístěno v přední části vozítka a na jeho konci je podporováno zařízení pro odběr vzorků a dva vědecké přístroje. Zadní část skříně je obsazena radioizotopovým termoelektrickým generátorem, který přesahuje telekomunikační antény.
Odpružení a kolaRover musí pokrývat terén s nepravidelnostmi (kameny), strmými svahy a půdou, jejíž konzistence, někdy písčitá, může vést k uvíznutí vozidla a ke ztrátě, jako tomu bylo v případě Spirit . Několik charakteristik však umožňuje vozidlu vyrovnat se s těmito obtížemi lépe než jeho předchůdci. Zvědavost se může vydat na svahy pod úhlem 45 °, aniž by se ohlédla. Dokáže lézt po skalách nebo křížit díry s výškou větší než průměr koleček (50 cm ). K dosažení tohoto cíle používá odpružení zvané rocker-bogie , které vyvinula NASA pro vozítka MER: to omezuje sklon těla vozítka, když překročí překážku, která zvedne pouze jednu na obou stranách. 6 kol, která mají na svém povrchu drážky pro lepší přilnavost na měkkém podkladu nebo na skalách se strmým obličejem, jsou každá vybavena samostatným motorem. Každé ze 4 koncových kol má motor působící na řízení, který umožňuje vozidlu otáčet se na místě.
Výroba energieRover Curiosity má zdroj energie nezávislý na osvětlení. Pochází z jaderného elektrického generátoru. Přesněji řečeno, jedná se o Další- generace termoelektrické radioizotop (RTG) generátoru se MMRTG vyvinutý DOE a produkoval Boeing , s použitím náboje 4,8 kg o PuO 2 plutonia uhličitého.obohacený o plutonium 238 generující počáteční výkon asi 2 000 W tepelný nominálně přeměněný na 120 W elektrický termočlánky na bázi nových termoelektrických materiálů , jmenovitě PbTe / TAGS místo starých křemíko - germánských složek . Rover má 2,7 kWh / d namísto 0,6 až 1 kWh / d na Opportunity , jehož zbytkový výkon,12. května 2009(po 1884 solech) byla pouze 460 Wh / d . Kromě toho bude tato síla nezávislá na intenzitě záření přijímaného ze Slunce, a proto nebude vyžadovat zastavení mise během marťanské zimy, na rozdíl od případu Duch a příležitost. MSL má nominální autonomii jednoho marťanského roku nebo téměř dvou pozemských let, ale její zdroj energie by měl i po 14 pozemských letech provozu poskytovat 100 W elektřiny. Elektřina je uložena ve dvou dobíjecích lithium-iontových bateriích, z nichž každá má kapacitu 42 Ah . Systém radiátorů zahrnující téměř padesát metrů trubek, ve kterých cirkuluje teplonosná kapalina, umožňuje odvádět přebytečné teplo.
Vestavěné výpočtyRover má dva identické „rádiem tvrzené“ počítače, které odolávají kosmickým paprskům . Oba používají mikroprocesor RAD750 poskytující výkon 400 M IPS při 200 MHz , nástupce RAD6000 používaného Mars Exploration Rovers . Každý počítač má 256 KB z EEPROM , 256 MB z paměti DRAM a 2 GB ve flash paměti . Palubní počítač Curiosity má desetkrát větší kapacitu než vozítka MER. Řídí aktivity roveru na povrchu Marsu, ale také hraje roli palubního počítače pro celou sondu během všech fází od startu až po příjezd na marťanskou půdu.
Rameno nástrojeStejně jako rovery MER má rover MSL rameno ( Robot Arm RA) nesoucí na svém konci sadu nástrojů používaných k analýze vzorků půdy a hornin in situ ; rameno také umožňuje sbírat vzorky, které jsou analyzovány mini-laboratořemi SAM a CheMin. Rameno je připevněno k přední straně roveru a když je v maximálním rozsahu, umožňuje umístění držáku nástroje 1,9 metru od něj. Nástroje na konci paže lze umístit tak, aby směřovaly k analyzované oblasti, aniž by se rover pohyboval, a to díky několika motorizovaným kloubům, které poskytují 5 stupňů volnosti . Objem přístupného prostoru tvoří svislý válec o průměru 80 cm , výšce 100 cm, který je umístěn 1,05 metru od přední strany roveru a jehož základna může být umístěna na rovném povrchu 20 cm nad úrovní terénu.
Držák nástrojů s vnějším průměrem 60 cm obsahuje pět nástrojů:
Vzorky marťanské půdy lze sbírat pomocí vrtáku, který má systém sběru drceného kamene; toto je připojeno potrubím k systému přípravy vzorku CHIMRA. Vzorek může být také odebrán bagrem, který je součástí druhého zařízení. Pomocí vibračních pohybů otištěných na CHIMRĚ, ovládáním příklepového systému vrtačky a rotačních pohybů držáku nástroje využívajících gravitační sílu Marsu je vzorek přenesen uvnitř CHIMRY do komor. jeden ze dvou oddílů, jejichž obsah bude analyzován: do jednoho s kapacitou 45 až 65 mm 3 se vejdou pouze pevné komponenty o průměru menším než 150 mikronů pro CheMin, do druhého s kapacitou od 45 do 130 mm 3 , může přijímat pevné součásti o průměru až 1 mm . Rameno MSL poté umístí otvor zvoleného oddělení nad otvor jednoho ze dvou vědeckých nástrojů (CheMin nebo SAM) umístěných na horní palubě roveru: obsah oddělení pro vzorky se poté po otevření nalije do vědeckého nástroje vibracím CHIMRA. Vzorek může být také vyhozen na malou pozorovací misku umístěnou v přední části roveru a studován pomocí kamery mikroskopu a APXS umístěného na konci paže. K čištění obsahu CHIMRA mezi dvěma odebranými vzorky se různé komory tohoto zařízení otevřou, vibrují, aby zcela evakuovaly jejich obsah, a lze je prozkoumat pomocí kamer roveru.
Aby se zajistilo, že vzorky marťanské půdy analyzované SAM nebo CheMin nebudou kontaminovány složkami ze Země, které by odolaly sterilizačním postupům provedeným před odjezdem, mohou být během pobytu provedeny kontroly pětkrát. Na Marsu: pro tento účel pět referenčních vzorků zvaných Organické Kontrolní materiál (OCM) byl připevněn k přední části roveru v zapečetěných případech. Tyto SOT obsahují amorfní oxid křemičitý dotovaný malým množstvím organických produktů, které na Zemi neexistují nebo a priori na Marsu. Vrtná souprava se používá k odebrání vzorku, který je poté analyzován SAM, aby se zajistilo, že nezjistí další složky pozemského původu.
TelekomunikaceK přenosu shromážděných vědeckých údajů, navigačních údajů a telemetrických údajů o jeho provozu a také k přijímání pokynů vyvinutých týmem na zemi má rover několik antén . Pro komunikaci na krátkou vzdálenost se sondami obíhajícími kolem Marsu se používá kvadrifilární šroubovicová anténa pracující v pásmu UHF . Maximální rychlost je 1,35 megabitů za sekundu ve směru rover-satelit a 256 kilobitů ve zpětném směru. Je to tento způsob komunikace, který je preferován, protože satelity jsou často v dosahu antény roveru: Odyssey a MRO ukládají data a přenášejí je na Zemi, když jsou pozemské stanice v dohledu. Dvě antény v pásmu X se používají pro dálkovou komunikaci přímo se Zemí. Všesměrová anténa s nízkým ziskem nemusí být orientována, ale její propustnost je omezená. Anténa s velkým ziskem ve tvaru plochého šestiúhelníku umožňuje vysoké průtoky, ale musí být namířena přesně k Zemi. Byl vyvinut Španělskem (EADS CASA ESPACIO) a má dva stupně volnosti, což umožňuje jeho otočení směrem k cíli bez pohybu roveru. Tyto antény jsou připevněny k zadní části horní paluby roveru.
NASA odhaduje průměrný objem vědeckých dat, která musí být každý den přenesena na Zemi, na 250 megabitů, zatímco data použitá k vytvoření pracovního plánu jsou 100 megabitů denně. Většinu tohoto převodu by mělo zajišťovat MRO, které bude shromažďovat údaje UHF během svého každodenního letu nad místem přistání MSL kolem 3:00. V průměru může MRO každý den sbírat 687 megabitů dat s minimem 125 megabitů. Rover obdrží pokyny od Země na začátku pracovního dne pásma X pomocí antény s velkým ziskem, zatímco denní zpráva zaslaná roverem projde pásmem UHF.
Aby se rover mohl pohybovat, rover a pozemní posádky používají obrázky poskytnuté několika kamerami. Čtyři nadbytečné páry, zvané HazCam (kamery zabraňující nebezpečí), jsou namontovány v párech vpředu a vzadu na těle roveru a slouží k detekci překážek, které se v dráze roveru nacházejí. Tato zařízení s objektivem typu rybí oko s optickým polem 124 ° poskytují černobílé obrazy k rekonstrukci trojrozměrného obrazu toho, co je před a za roverem do vzdálenosti 3 metrů a na šířku 4 metry. Kvůli ochraně objektivů před prachem vznikajícím při přistání jsou zakryty krytem, který se uvolní pyrotechnickým zařízením, jakmile je rover na marťanské půdě. Dva další páry kamer (navigační kamery nebo NavCams) namontované v horní části stožáru roveru na obou stranách vědeckých kamer MastCam poskytují panoramatická panoramata nad 45 ° polem. Používají se s kamerami HazCam k určení konfigurace terénu a plánování pohybů roveru. Tříosý inerciální jednotka by měla usnadnit orientaci v terénu. Rover se může pohybovat rychlostí 4 cm za sekundu v automatické navigaci bez detekce překážek, tj. 150 m / h , ale pokud je aktivována detekce překážek, jeho rychlost klesne na 2 cm za sekundu, tj. Průměrně 75 m / h zohlednit nesrovnalosti na zemi nebo problémy s viditelností. Curiosity rover je navržen tak, aby ujel nejméně dvacet kilometrů během 22 pozemských měsíců, které musí trvat jeho primární mise.
Spouštěč Delta II, který NASA obvykle používá k vypuštění svých meziplanetárních sond, nemohl být vybrán pro MSL vzhledem k jeho hmotnosti a průměru. Sonda musí být vypuštěna raketou Atlas V 541; tato verze odpalovacího zařízení, výkonové třídy rakety Ariane V, má kapotáž o průměru 5 metrů a může umístit 4tunovou sondu na meziplanetární dráhu.
Vzdálenost mezi Zemí a Marsem se neustále mění a ten se stává přístupným pouze po dobu několika měsíců každé dva roky. Vypuštění by navíc mělo umožnit vesmírné sondě dorazit blízko Marsu za velmi přesných podmínek:
Všechny tyto podmínky a možnosti úspěšného spouštěče vyústily v výběr dvou 24denních spouštěcích oken . První se nachází mezi22. října a 14. listopaduje příznivější, protože umožňuje vstup rychlostí nižší než 5,6 km / s, je však podmíněn dodržením harmonogramu spuštění jovianské sondy Juno plánovaného v r.srpna 2011a která používá stejné odpalovací zařízení na základně Cape Canaveral na Floridě; druhé spouštěcí okno, které bylo nakonec vybráno, se nachází mezi25. listopadu a 18. prosince 2011. V závislosti na dni spuštění by měl launcher tisknout rychlost vydání mezi 11,2 a 19,9 km / s . Ke splnění předpisů uložených pro starty přepravující radioaktivní materiál musí být start spuštěn během dne. Výsledné spouštěcí okno je přibližně 2 hodiny denně.
Zahájení probíhá ve dvou fázích. Druhá kentaurská fáze odpalovacího zařízení umisťuje sondu MSL na oběžnou dráhu Země nízké 165 km × 271 km se sklonem 29 °. Poté, co po dokončení proměnlivého počtu oběžných drah kolem Země, kdy poloha sestavy umožňuje získat optimální podmínky pro přílet na Mars, je druhý stupeň Kentaura znovu zapálen a tento vstřikuje MSL na meziplanetární trajektorii směrem k Marsu, která by měl umožnit, aby dosáhl Marsu ve své setrvačnosti popisem Hohmannovy dráhy . Po zhasnutí stádia kentaura nastaví sonda pomalou rotaci (2 otáčky za minutu), aby stabilizovala svoji trajektorii, poté se spustí oddělení sondy a odpalovacího zařízení.
Po oddělení od raketometu zahájí vesmírná sonda fázi plavby, která trvá přibližně sedm měsíců, během nichž se přiblíží k Marsu pouze díky nabyté rychlosti. Během této fáze hraje aktivní roli fáze plavby:
Datum příjezdu na marťanskou půdu, které závisí na datu vypuštění, musí být mezi 6. srpnem a 20. srpnem 2012 . Sonda zahájila přípravy na přistání, které je nejchoulostivější částí mise, 45 dní před ní. Konečné korekce kurzu jsou prováděny po velmi přesných měřeních polohy a posunu MSL ze Země. Poslední pokyny pro fázi opětovného vstupu a posloupnost pozemních operací pro první dny jsou aktualizovány.
Aby bylo možné přistát s hmotností roveru pětkrát větší než jeho předchůdci a provést přesné přistání, které umožňuje roveru Curiosity dosáhnout studované oblasti vybrané vědci, aniž by bylo nutné udělat o několik kilometrů více, než kolik to umožňuje jeho autonomie, MSL uvádí nové techniky sestupu na marťanskou půdu:
První část sestupu se odehrává nadzvukovou rychlostí . Zatímco jeho předchůdci měl pasivní chování v průběhu této fáze, MSL neustále přizpůsobuje svůj úhel náběhu pomocí malé raketové motory . To na jedné straně umožňuje prodloužit fázi sestupu: trajektorie sondy popisuje S hraním na příčném sklonu. Získaný získaný čas umožňuje MSL snížit svou rychlost dříve, a proto přistát ve vyšší nadmořské výšce. Na druhé straně raketové motory umožňují korigovat odchylky od trajektorie vedoucí k cílovému místu také úpravou úhlu náběhu. Tato technika umožňuje omezit pravděpodobnou přistávací zónu na elipsu o šířce 10 km x 5 km proti 80 km x 12 km pro vozítka MER. Vybrané místo může zahrnovat otevřenou přistávací zónu mnohem menší velikosti a umístí do dosahu roverů s velkým geologickým zájmem, které by byly s nižší přesností nepřístupné.
Rover zahájil novou finální techniku přistání:
Zvoleným řešením je přistání pomocí raket upevněných na sestupném stupni, který se v posledních metrech odděluje od roveru, aby jej spustil nad zem, než se znovu vznesl a havaroval ve vzdálenosti zabezpečení.
Vlastnosti | Viking (1975) | Mars Pathfinder (1996) | SEA (2003) | MSL (2011) |
---|---|---|---|---|
Mše na začátku atmosférického návratu | 992 kg | 584 kg | 827 kg | 3299 kg |
Přistávací hmota | 590 kg | 360 kg | 539 kg | 1541 kg |
Roverova hmota | - | 10,5 kg | 185 kg | 899 kg |
Ovládání během atmosférického návratu | Pouze orientace | Ne | Ne | Úhel útoku |
Poměr zvedání / tažení | 0,18 | 0 | 0 | 0,22 |
Průměr padáku | 16 m | 12,5 m | 14 m | 21,5 m |
Rychlost otevírání padáku | Mach 1.1 | 1,57 Mach | 1,77 Mach | Mach 2 |
Svislá a vodorovná rychlost přistání | Vv < 2,4 m / s Vh < 1 m / s |
Vv < 12,5 m / s Vh < 20 m / s |
Vv < 8 m / s Vh < 11,5 m / s |
Vv < 0,75 m / s Vh < 0,5 m / s |
Metoda přistání | Retro rakety | Nafukovací polštáře | Nafukovací polštáře | Jeřáb |
Přesnost přistání | 280 × 180 km | 200 × 100 km | 80 × 12 km | 7 × 20 km |
Přistání na Marsu se dělí na pět fází:
Hlavním cílem fáze přiblížení je, aby vesmírná sonda dorazila na místo vstupu do marťanské atmosféry a v plánovaném čase. Za tímto účelem se v případě potřeby provede 9 hodin před atmosférickým návratem po analýze polohy a vektoru rychlosti sondy konečná korekce trajektorie (TSCM-6). Tým JPL odhaduje, že chyba polohy při vstupu do atmosféry by měla být maximálně 2 km a skutečná odchylka rychlosti od očekávané 1,5 m / s . Poté se provede několik manévrů:
Sestup na Mars začíná, když se vesmírná sonda přiblíží k horním vrstvám marťanské atmosféry, jejíž výška je libovolně nastavena na 226 km nad zemí. MSL pak začíná sestup, který bude trvat asi 7 minut. Když zahájí svůj atmosférický návrat, rychlost MSL je pak mezi 5,5 a 6 km / s ( Mach 24). Vozidlo pro opětovné nastupování tvořené dvěma sousedními štíty hraje dvě role: zatímco atmosférické brzdění zvyšuje teplotu předního štítu na teplotu dosahující vrcholu 1450 ° C , udržuje normální teplotu v těle sondy. Zadní nárazník má navíc 4 malé raketové motory vyzařující plynové trysky, které umožňují sondě plynule nastavovat úhel náběhu ; toto, normálně udržované na 18 °, je upraveno tak, aby kompenzovalo odchylky od trajektorie cíle způsobené atmosférickými poruchami a aerodynamickým chováním návratného vozidla. Když rychlost stroje klesne pod 900 metrů za sekundu, úhel náběhu se sníží na 0 vysunutím 6 závaží o hmotnosti 25 kg, které umístí barycentrum do osy sondy. To má omezit oscilace vytvořené nasazením padáku. Výstup se spustí, když rychlost klesne pod 450 metrů za sekundu (téměř Mach 2).
Sestup pod padákemPadák o průměru 21,5 metru je až do měřítka odkazem padáku vyvinutého pro program Viking . Během sestupu pod padák, který trvá mezi 50 a 90 sekundami, se rychlost MSL sníží na 100 m / s (360 km / h) a přibližně 95% kinetické energie, která zůstala před jeho otevřením, se rozptýlí. Tepelný štít se vysune, jakmile rychlost klesne pod 0,8 Mach, což uvolní Dopplerovu radarovou anténu ze sestupného stupně, který může poskytnout první odhad výšky a rychlosti pomocí odrazů jeho emisí na marťanské půdě. Během této fáze musí sonda omezit otáčení kapsle pod padákem, což je obtížně modelovatelný a nebezpečný jev, který je výsledkem oscilací nadzvukovou rychlostí; k vyrovnání těchto pohybů se používají řídicí motory orientace zadního nárazníku. Fotoaparát MARDI začne pořizovat snímky marťanské půdy pod roverem rychlostí 5 snímků za sekundu, jakmile přední tepelný štít nebude překážet v poli jeho optiky, dokud přistání nebude přibližně o 2 minuty později: snímky budou použity vědci lokalizovat budoucí přistávací zónu a identifikovat zajímavé geologické útvary k prozkoumání umístěné do 2 km od ní; také umožňují kontrolovat výkon setrvačné jednotky vozítka. V nadmořské výšce mezi 1 500 a 2 000 metry se zadní štít a padák uvolní, aby se zahájil motorový sestup. Těsně před tímto vydáním je 8 motorů sestupné fáze spuštěno na 1% svého jmenovitého tahu.
Poháněný sestupPoháněný sestup má dva cíle: přivést sondu do nadmořské výšky 18,6 m při zbytkové svislé rychlosti 0,75 m / s a nulové vodorovné rychlosti při úpravě trajektorie sondy tak, aby rover nepřistál v na stejném místě jako zadní štít nebo padák. Na začátku této fáze se zadní štít a k němu připojený padák uvolní spuštěním pyrotechnických nábojů. Sestupová fáze klesá na sekundu volným pádem, aby se dostatečně vzdálila, poté 8 motorů zvýší svůj tah, aby dosáhlo ve výšce 100 metrů, aby snížilo svislou rychlost na 20 m / s a zrušilo rychlost vodorovně. Zároveň je sonda oddělena 300 metrů od cesty, po které následuje štít a padák. Sestup pokračuje vertikálně, aby bylo možné přesné měření nadmořské výšky a opravil dřívější odhad, který může být chybný o 50 metrů kvůli reliéfu a částečně vodorovnému posunutí sondy. Z výšky 50 metrů se vertikální rychlost sníží na 0,75 m / s, když je dosaženo výšky 21 metrů. Sonda se pak prakticky vznáší.
Položit to na zemPoslední fáze sestupu využívá zcela novou techniku. Zatímco sonda je 21 metrů nad zemí s nulovou horizontální rychlostí a konstantní klesající vertikální rychlostí omezenou na 0,75 m / s, rover sestoupil po třech kabelech dlouhých 7,5 metru. Nasazením svých kol se uvolní, jakmile systém, který ovládá sestup zjistí, že tažné síly působící na kabely oslabily v důsledku účinného odstranění roveru. To umožňuje roveru navázat kontakt při nízké rychlosti, která je v provozní konfiguraci umístěna na zemi na svých kolech. K tlumení kontaktu se používají tlumiče nárazů vozidla.
Pyrotechnický systém odděluje rover od sestupu, zatímco výška je 17,6 metrů. Rover sestupuje zavěšený na konci 3 kabelů, které vyvíjejí svoji trakci poblíž barycentra sestupového stupně, aby nedošlo k narušení jeho rovnováhy. Zároveň jsou vysunuta kola roveru. Rover spojuje také pupeční šňůra, jejíž počítač řídí průběh operace a fázi sestupu. Sedm sekund po začátku této sekvence jsou kabely zcela odvinuty. Během příštích 2 sekund má systém za cíl zmírnit pohyby způsobené přerušením odvíjení kabelů. Systém je poté připraven k navázání kontaktu se zemí. To je detekováno, když se snižuje trakce na kabelech, což vyžaduje výrazné snížení tahu vyvíjeného motory k udržení konstantní rychlosti klesání. Palubní počítač po dobu jedné sekundy studuje vývoj chování sestupové fáze (hodnota tahu motoru a jeho variace) a vyvozuje, že je rover správně umístěn na zemi. Když je kontakt se zemí potvrzen, je vydán příkaz k proříznutí čar na roveru. Potom sestupová fáze, nyní řízená vlastním procesorem, zahájí manévr, který ji musí posunout pryč z přistávací zóny: tah motoru se po určitou dobu zvýší, takže sestupová fáze se obnoví z nadmořské výšky, poté změní svoji orientaci o 45 ° a poté zvyšuje tah svých motorů až na 100% a udržuje tento provozní režim, dokud nedojde palivo. Očekává se, že ve všech případech sestupová fáze spadne nejméně 150 metrů od místa přistání roveru.
3. března Viking 1 Viking 2 Mars Pathfinder Duch Příležitost Phoenix Zvědavost Vytrvalost Beagle 2 Schiaparelli Porozumění 6. března 2. března |
Pozice kuriozity ve vztahu k jiným vesmírným sondám, které přistály na Marsu.
Díky svému systému přízemního pádu je Curiosity prakticky funkční, jakmile dorazí na marťanskou půdu: jeho kola jsou nasazena a nemusí vystoupit z platformy, jakou předcházely rovery MER. Ihned po příjezdu na zem však musí inženýři na zemi zajistit pomocí senzorů na palubě roveru, že před jakýmkoli pohybem není v nebezpečné poloze. Ačkoli je jeho světlá výška 60 cm a může stoupat na svahy 50 °, mohou být první manévry obtížné, pokud se dopadová zóna ukáže jako nepříznivá. Rover začíná sekvenci automatických úkolů: stožár a anténa s vysokým ziskem jsou umístěny ve svislé poloze, jsou testovány telekomunikace se Zemí, jsou odesílány snímky, které pozemním kontrolorům umožňují přesně identifikovat místo přistání a polohu roveru. První posunutí roveru proběhne až po týdnu.
PlánováníAsi po týdnu začíná Curiosity se svou operační misí. Počáteční doba trvání je jeden marťanský rok, tj. 687 pozemských dnů nebo 669 marťanských dnů (půda). Během tohoto období, bude rover mají sníženou aktivitu asi dvacet dní během slunečního spojení z18. dubna 2013(telekomunikace přerušena, protože Slunce zasahuje mezi Marsem a Zemí) a asi 10 dní, aby se umožnily aktualizace softwaru . Rover by měl během těchto 22 pozemních měsíců ujet 5 až 20 km . Během svých cest se očekává, že shromáždí a analyzuje asi 70 vzorků hornin a Marsu.
Datováno | Den mise | Aktivita |
---|---|---|
6. srpna 2012 5:24 UTC | Patro 0 | Začátek atmosférického návratu . Rychlost MSL je 5,9 km / s (~ Mach 17). |
6. srpna 2012 5:31 UTC | Patro 0 | Přistání v kráteru Gale po 7 minutovém sestupu. Pro rover je to 3 pm (místní sluneční čas) |
6. srpna | Patro 0 | Přenos informací o stavu roveru. První fotografie ve formátu miniatur pořízené kamerami HazCam. |
7. srpna | 1. patro | Nasazení antény s vysokým ziskem , sběr vědeckých údajů o meteorologii (přístroj REMS) a úrovni radiace (RAD), další pořízené fotografie. Ověření fungování systémů a nástrojů. Řízení tepelného chování. |
8. srpna | Patro 2 | Nasazení stožáru, 360 ° panorama s kamerou NavCam, fotografie kalibračního cíle s kamerou MastCam, druhý pokus o přímé spojení se Zemí. |
9. srpna | 3. patro | Příprava aktualizace zabudovaného softwaru, testy několika vědeckých přístrojů jako APXS, CheMin, DAN a SAM, realizace barevného panoramatu pomocí MastCam |
10. srpna | 4. patro | Příprava palubní aktualizace softwaru (pokračování), použití přístrojů RAD a DAN v pasivním režimu. |
11 až ~14. srpna | Sol 5 až ~ Sol 8 | Aktualizace palubního softwaru. Verze 9 určená pro letovou fázi je nahrazena verzí 10. Tato byla předem načtena během letu, ale před implementací je nutné ji otestovat. |
22. srpna | 16. patro | První pohyby roveru (3 metry dopředu, 90 ° rotace, pak 2 metry dozadu) |
20. srpna | - | První použití ramene nástroje |
29. srpna | Sol 22 | Rover směřuje k prvnímu průzkumnému místu Glenelg 400 m od místa přistání. |
24. června 2014 | Sol 669 | Konec mise po jednom marťanském roce (687 pozemských dnů, 669 marťanských dnů) |
Organizace týmů na Zemi se vyvíjí s postupující misí. Reprodukuje to, co bylo nastaveno pro MER rovery. Během prvních 90 dnů týmy pracují 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v marťanském čase, to znamená posunutím času o 40 minut denně. Přípravu a monitorování provozu dne za 16 hodin provádějí dva týmy, které se střídají. Během tohoto období je většina příslušných techniků a vědců shromážděna na jednom místě. Týmy si kladou za cíl proniknout do organizace, zvládnout používání vozítka, aby postupně zkrátily dobu přípravy denního provozu a monitorování na 8 hodin. Tato fáze by měla vést k decentralizovanému provoznímu režimu, ve kterém mohou vědci a technici pracovat z prostor své instituce (výzkumná laboratoř, univerzita, společnost, centrum NASA). Během další fáze, která trvá 90 dní, týmy pracují 7 dní v týdnu, 16 hodin denně od 6:00 do 20:00 ( tichomořského času ), takže již nejsou přilepené na marťanský čas. Následně jsou pracovní plány monitorovacího týmu standardizovány: 5 dní v týdnu a 8 hodin denně.
Pro splnění všech úkolů přípravy, řízení a provozu spojených s misí je vytvořeno několik týmů: Řízení mise, Plánování, Návrh a navigace, Provoz v reálném čase, Inženýrské operace (tj. Týkající se provozu roveru), Vědecké operace. Vědecké a technické operace mají dvě složky: krátkodobou, tj. Týkající se nejvýše následujícího dne nebo několika dní) a strategickou (dlouhodobou).
Rover má být umístěn uvnitř kráteru Gale na 4,6 ° jižní šířky a 137,4 ° východní délky. Tento kráter o průměru 154 km má ve svém středu Aeolis Mons , vrchol, který se tyčí 5 km nad jeho podlahou. Svahy této hory jsou dostatečně jemné, aby rover mohl vylézt, ale Curiosity by měl stoupat na jeho podhůří pouze během své nominální mise, jejíž trvání je stanoveno na dva roky (tj. Jeden marťanský rok). Několik vodítek poskytovaných nástroji satelitů obíhajících kolem Marsu naznačuje, že v kráteru kdysi cirkulovala voda:
Vrstvy viditelné na centrální hoře naznačují, že je svědkem geologické historie planety od dopadu, který před asi 3 miliardami let vytvořil kráter. Vklady zanechané jednotlivými obdobími by zde měly být překryty: nejstarší vrstvy by měly být umístěny na úpatí hory. Procesy, které vedly k různým pozorovaným formacím, však nejsou s jistotou identifikovány.
Přistávací zónou v kráteru Gale je elipsa (20 × 8 km ), která se nachází v rovině zvané Aeolis Palus na úpatí centrálního vrcholu Aeolis Mons, který se tyčí do výšky 5 km nad podlahou kráteru.
Podrobný pohled s identifikovanými geologickými prvky a oranžovými tečkovanými čarami možná trajektorie roveru. Bílý kruh je obrys původně předpokládané přistávací zóny a ovál v silné bílé čáře, zmenšená přistávací zóna vyplývající z optimalizace přistávací techniky vyvinutá následně.
Oblasti kráteru, které jsou pro vědce primárně zajímavé, se nacházejí na bocích střední hory mimo přistávací zónu roveru; tento tam nemohl přistát přímo, protože sklon je příliš důležitý. Curiosity má ale nominálně dostřel 20 km, aby se mohl dostat na tato místa. Kromě toho byla uvnitř přistávací zóny identifikována také zajímavá geologická naleziště. Vědecký tým naplánoval podrobný průzkum následujících formací (viz mapa výše):
Rychlost postupu roveru bude záviset na objevech provedených na každém místě. Pokud je rover po prozkoumání těchto různých formací stále funkční, plánuje se jej poslat ke studiu horních vrstev (umístěných výše na středním vrcholu) odpovídajících novějším dobám v historii Marsu.
Operace na Marsu musí brát v úvahu několik omezení:
Dostupná energie a omezení objemu vytvořených vědeckých údajůRover může vědeckému vybavení věnovat pouze 250 wattů energie. Během marťanské zimy, kdy teplota klesá, je dostupný výkon ještě nižší, protože je třeba věnovat více energie k udržení citlivého vybavení na dostatečné teplotě. Nicméně zeměpisná šířka místa vybraného (kráter Gale ), v blízkosti rovníku , umožňuje vozítko na prospěch z relativně mírné teplotě mezi -100 a 0 ° C . Během marťanského dne je doba aktivity roveru omezena na 6 hodin. Množství vědeckých dat, která lze přenášet, bylo v průměru omezeno na 250 megabitů za marťanský den, aby se zohlednila dostupnost satelitů odpovědných za spojení se Zemí.
AutonomieRover obecně není schopen řetězit operace a ke spuštění nového úkolu musí obdržet pokyny od operátorů na Zemi:
Rover proto silně závisí na výměnách s pozemními týmy, aby mohl provádět své činnosti. Tyto výměny však zpomaluje několik faktorů:
Výše uvedená omezení ukládají poměrně pomalý postup činností. Úkoly, které mají být spojeny během marťanského dne, jsou definovány na základě prvků přenášených roverem den předem, což má za následek definici typického dne věnovaného hlavnímu cíli: tranzit mezi dvěma místy, průzkum, přístup cíl, studie in situ , analýza vzorku v minilaboratoři.
Cestování mezi dvěma studijními místyRover tráví významný počet dní přesunem z jednoho místa vybraného vědeckým týmem do druhého. Podle scénáře vytvořeného projektovým týmem je průměrná vzdálenost mezi dvěma místy, která byla hloubkou studována roverem, 1,5 km . K dosažení stanoviště se rover pohybuje průměrnou rychlostí odhadovanou na 50 metrů po zemi (marťanský den). Tato vzdálenost závisí na povaze narazeného terénu. Během dnů věnovaných pohybu začíná rover zkoumáním sousedních hornin pomocí nástroje ChemCam, poté pořídí snímky reliéfu určitých vzorků pomocí mikroskopické kamery MAHLI, která vyžaduje rozvinutí ramene roveru, a proto pořídit snímky den předem pomocí navigačních kamer zajistit, aby v cestě ramena nebyly žádné překážky. Poté se vytvářejí panoramata pomocí navigačních kamer a kamer MastCam. Zbytek období činnosti je věnován cestování.
Uznání stránkyPrůzkumná činnost vybraného místa je den věnovaný přípravným úkolům. Cílem je získat informace, které vědeckému týmu umožní naplánovat další kroky. Rover zkoumá určené cíle pomocí ChemCamu a poté po nasazení roveru pořídí úlevu pomocí kamery mikroskopu MAHLI, která vyžaduje rozvinutí ramene roveru, a proto pořídila snímky den předem pomocí navigačních kamer, aby zajistila, že nebudou překážky v cestě paže. Poté se vytvářejí panoramata pomocí navigačních kamer a kamer MASTACM. Je nasazen přístroj APXS a analyzuje vzorek přes noc.
Umístění v blízkosti vzorku půdyBěhem dne věnovaného polohování poblíž vzorku země nebo skály se rover pohybuje tak, aby jeho paže byla na konci dne v pozici, kdy může na tento cíl použít nástroj nebo vědecký nástroj. To musí být identifikováno den předem a musí být do 10 metrů od roveru. Začíná den postupným používáním ChemCam, APXS na krátkou dobu a MAHLI pro trojrozměrný obraz před uvedením do pohybu. Na konci svého pohybu pořizují navigační kamery a MastCam snímky, které jsou přenášeny na Zemi. Přístroj DAN provádí aktivní měření během pohybu a v koncové poloze.
Studie vzorku v kontaktuDen analýzy vzorku půdy nebo horniny v kontaktu spočívá v pozorování pomocí nástrojů paže na cíli roveru (APSX a MAHLI), které musí být v dosahu od předchozího dne. Hornina se poté kartáčuje, aby se odstranila povrchová vrstva, poté se měření opět provádějí vědeckými nástroji paže, ale tentokrát s delší dobou expozice APSX. ChemCam a MastCam pořizují snímky elektromagnetického spektra, aby objasnily kontext cíle, zatímco tyto činnosti dokumentují navigační kamery.
Sběr a analýza vzorku půdyDen věnovaný analýze půdního vzorku spojuje všechny úkoly vedoucí k vložení tohoto vzorku do mini laboratoří roveru CheMin a SAM. Aby se zabránilo kontaminaci analýzy předchozí analýzou, je první vzorek odebrán ze skály blízko cíle pomocí vrtačky a upraven. Vzorek, který chceme analyzovat, je následně odebrán, upraven a poté zpřístupněn nástrojům CheMin a SAM. Část vzorku, která se nepoužije, je vyhozena na pozorovací plošinu umístěnou v přední části roveru a prozkoumána přístroji MAHLI a APXS. Tato aktivita trvá 3 až 5 dní, aby měla dostatečné množství energie pro vědecké vybavení a s přihlédnutím k objemu vědeckých údajů, které mají být přeneseny, a času potřebnému pro analýzy.
MSL je kvůli své složitosti a ceně součástí vlajkové mise ( Flagship Mission ) NASA: jedná se o nejambicióznější robotický projekt NASA do roku 2010 a v tomto ohledu se srovnává se sondou Cassini Huygens . Fáze návrhu projektu byla zahájena v roce 2003 a skončila v roce 2007.
v Duben 2004, sotva tři měsíce po přistání prvního roveru MER, zahájila NASA výzvu k předkládání návrhů na vědecké přístroje na palubě roveru. O osm měsíců později bylo vybráno osm nástrojů, ke kterým byly přidány dva dodané Ruskem a Španělskem. Startčerven 2007fáze návrhu ( Critical Design Review CDR) se chýlí ke konci a provedené hodnocení již ukazuje překročení 75 milionů USD v porovnání s celkovým rozpočtem stanoveným v té době na 1,7 miliardy USD . Ředitelství vědecké mise NASA se rozhodlo odstranit určité vybavení, které nehraje zásadní roli při dosahování cílů: kamera na sestupném stupni MARDI a funkce zoomu kamer stožáru jsou opuštěny. Zatímco brusný kotouč umístěný na konci rameno je nahrazeno jednoduchým kartáčem. Fáze vývoje, která následuje, je poznamenána mnoha problémy, které někdy vedou k významným změnám v konstrukci sondy a roveru. Vývojový tým se vzdal velmi pozdě v roce 2008, pro nedostatek přesvědčivých výsledků, nový systém suchého mazání pro akční členy a elektromotory: tyto, díky odolnosti chladnějších teplot, měly umožnit vozidlu prozkoumat oblasti severněji od Marsu, jak to požadují vědci . V důsledku této úpravy jsou všechny tyto komponenty (51 akčních členů a 54 elektrických motorů) vyrobeny ve spěchu podle revidovaných specifikací výrobcem, který nedodrží stanovené termíny. Při porušení všech svých postupů musí JPL sestavit paralelně inženýrský model a letový model roveru. Druhým hlavním zdrojem zpoždění je vývoj softwaru sondy. Palubní počítač roveru MSL je na rozdíl od roveru MER zcela nadbytečný, což má za následek složitost, kterou dále zvyšuje propracovanost vozidla. Jelikož navíc rover zahrnuje velké množství programovatelných logických obvodů a počítač roveru podporuje tranzitní fáze Země-Mars a sestup na marťanskou půdu, je obzvláště důležitý vývoj a kvalifikace palubního softwaru. Složitý a plánovaný harmonogram není respektována.
U nového vozidla si inženýři uvědomují, že projekt je již velmi pokročilý, že ablativní materiál použitý pro kosmické sondy MER, který byl použit pro tepelný štít MSL, nebude mít dostatečný odvod tepla. NASA to musí nahradit PICA . Tento materiál byl ale použit pouze v menším měřítku pro vratnou kapsli sondy Stardust ( průměr 81 cm ) a je obtížnější jej zpracovat. A konečně, design systému pro odběr a úpravu vzorků marťanské půdy umístěný na konci ramene dálkového ovládání vozítka byl od roku 2006 několikrát upraven a naposledy revidován po neúspěchech, s nimiž se setkal podobný systém implementovaný sondou Mars Phoenix v roce 2008. Kvalifikace ramene roveru, již postiženého problémem akčních členů, byla obzvláště pozdě a pokračuje v roce 2011.
V roce 2008 bylo překročení rozpočtu v důsledku obtíží, které se vyskytly během vývojové fáze, formalizováno: oznámeno na 24% v roce 2006 Dubna 2008, v říjnu dosáhne 30%. The4. prosince 2008„NASA se oficiálně rozhodla odložit zahájení plánované na rok 2009 na listopadu 2011což je další spouštěcí okno umožňující vyslání sondy na Mars. Důvodem je, že testy nebudou dokončeny včas. Dodatečný rozpočet, který je nezbytný jak při překročení, tak při prodloužení vývojového období, se zjistí odložením dalších projektů meziplanetárních sond, zejména těch na cíle Marsu.
V roce 2009 zahájila NASA veřejnou soutěž o pojmenování vozítka pro misi MSL. Po výběru devíti finalistů ( Journey , Wonder , Perception , Adventure , Sunrise , Curiosity , Amelia , Poursuit a Vision ) z více než 9 000 návrhů si hlas uživatelů internetu nakonec ponechal název Curiosity ,27. května 2009.
Hlavní součásti sondy MSL sestavené pro testování.
Rover na konci montáže (červen 2011).
Horní paluba roveru vyfotografovaná kamerou umístěnou ve stožáru.
v červen 2011, Celkové náklady na misi přehodnotí na US $ 2,5 miliardy vázán na startu se provádí v roce 2011. Překročení rozpočtu nyní dosahuje 56% na celkové úrovni projektů a 86% pro vývojovou fázi. Kvalifikace několika důležitých komponent ještě nebyla dokončena: dotčenými komponentami jsou avionika , provoz roveru v rovině a systém odběru vzorků. Existují také obavy ohledně výkonu systému výroby energie. Další odklad o dva roky by vedl k dodatečným nákladům odhadovaným na 570 milionů USD. Zdá se, že poslední zdroje zpoždění byly vyžehlené a komponenty sondy, které byly přeneseny z JPL do Kennedyho vesmírného střediska, jakmilečerven 2011jsou na tomto webu znovu sestaveny a prochází závěrečnou řadou testů. Druhé spouštěcí okno kolem března 2011, které začíná25. listopadu 2011 a zavřít 18. prosince, byl zachován. Toto období je méně příznivé než otevření okna v říjnu, protože sonda vstupuje do atmosféry Marsu rychlostí zvýšenou přibližně o 0,4 km / s . The10. listopadusonda a kryt, který ji zakrývá, jsou zvednuty k horní části odpalovače Atlas V na palebném bodě 41 odpalovací základny Cape Canaveral . Radioizotopový termoelektrický generátor (RTG) bylo instalováno několik dní později.
The 26. listopadu 2011V 3:02 hod UTC, jeden den poté, co okno otevřel , sonda byla vypuštěna pomocí Atlas V raketa . Poté, co je vypálena fáze Kentaura , je umístěna přímo do cesty k Marsu. Spouštěč umístí sondu do „offsetového“ směru, aby druhý stupeň nenarazil na Mars a neznečistil planetu suchozemskými mikroorganismy . To je důvod, proč11. ledna 2012, Se koná první korekci dráhy představující změnu rychlosti o 5,5 m / s do polohy ve směru, který Mars zabírat při příjezdu do 5000 km . Malé raketové motory sondy tak fungují po dobu 59 minut. The26. března, druhá korekce 0,9 m / s umístí sondu přesně ve směru Marsu. Třetí oprava provedena26. červnaumožňuje sondě přiblížit se k marťanské atmosféře současně na správném místě a ve správný čas: díky krátkému impulzu motorů v délce 40 sekund je bod vstupu do marťanské atmosféry korigován přibližně o 200 km a čas atmosférického reentry se posune asi o 70 sekund. Čtvrtá korekce trajektorie (změna rychlosti o 1 cm / s) se provádí dále29. červencea opraví vstupní bod do marťanské atmosféry 21 km . Pátý a šestý opravný kurz, plánované na 3 a5. srpna, jsou zrušeny, protože jsou nakonec považovány za zbytečné.
The 6. srpna, sonda začíná vstup do atmosféry Marsu. Během průchodu tohoto vysílače neustále přenáší informace o svém provozu, aby bylo možné v případě poruchy diagnostikovat. Sestup byl naprogramován tak, aby jej mohli orbiters Mars Odyssey a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) z roku 2001 pozorovat a znovu vysílat jeho snímky. Mars Odyssey okamžitě přenáší přijatá data na pozemní stanice, zatímco MRO poslouchá přes širší vlnové pásmo, v případě, že je vysílaný signál narušen. Data přenášená sondou jsou omezena velmi nízkým průtokem. K přenosu emisí se používá také evropský orbiter Mars Express . Nakonec6. srpna 2012V 05:31 UTC přistál Curiosity podle očekávání uvnitř elipsy 2,25 km východně od jeho středu. Místo přistání je 6 km od Mount Sharp ( Aeolis Mons ) a 28 km od okrajů kráteru (jeho souřadnice jsou -4,5895 S, 137,4417 E). Země, na které přistál, je bez překážek, nakloněna o několik stupňů a přední část roveru je otočena na východ / jihovýchod (112,7 ° plus nebo minus 5 °).
Poloha 17 kamer nainstalovaných na vozidle.
Tepelný štít (vpředu) vyfotografovaný kamerou MARDI roveru tři sekundy po jeho uvolnění během sestupu na marťanskou půdu.
MRO úspěšně vyfotografoval sondu MSL během sestupu padáku.
Všechny tři složky sestupové fáze spadly na marťanskou půdu kousek od Curiosity.
Autoportrét Curiosity pořízený jedním z fotoaparátů NavCam.
Tato fotografie pořízená teleobjektivem MastCam-100 ukazuje reliéf Mount Sharp vzdáleného asi 10 km .
Hlavní fáze průzkumu Marsu pomocí Curiosity jsou:
Spuštění MSL z mysu Canaveral.
Sestup MSL směrem k povrchu kráteru Gale natočený palubní kamerou Úterý.
První barevné panorama s nízkým rozlišením natočené kamerou MastCam (8. srpna 2012).
Animace ukazující přistání roveru a postup mise na povrchu.
Animace a zpráva o přistání.
"Zvědavost je věčný plamen, který hoří v mysli každého." Ráno mě vytlačí z postele a zeptá se mě na překvapení, která na mě dnes život přinese. Zvědavost je tak mocná síla. Bez toho bychom nebyli tím, čím jsme dnes. Když jsem byl mladší, ptal jsem se sám sebe: „Proč je nebe modré?“ "," Proč hvězdy třpytí? "," Proč jsem já? », A stále se divím. Mám tolik otázek a v Americe chci najít odpovědi. Zvědavost je vášeň, která nás žene v našem každodenním životě. Tato potřeba klást otázky, abychom se divili, z nás udělala průzkumníky a vědce. Samozřejmě existuje spousta rizik a nebezpečí, ale i přesto se stále sami sebe ptáme a sníme, tvoříme a doufáme. O světě jsme toho již objevili tolik, ale víme toho tak málo. Nikdy nebudeme vědět všechno, co máme vědět, ale díky našemu plameni zvědavosti jsme se toho tolik naučili “
.O Marsu :
O průzkumu Marsu :