Mars Science Laboratory

	Кьюриосити, Curiosity (Mars Science Laboratory)
Заказчик	NASA
Производитель	Boeing, Lockheed Martin
Задачи	спускаемый аппарат,автономная химическая лаборатория
Запуск	19.02:00.211(МСК), 15:02:00.211 UTC; 26 ноября 2011
Ракета-носитель	Атлас V 541
Стартовая площадка	мыс Канаверал LC-41
NSSDC ID	2011-070A
SCN	37936
Технические характеристики
Масса	900 кг
Сайт проекта

Mars Science Laboratory (сокр. MSL, рус. Марсианская научная лаборатория) в миссия НАСА по доставке на Марс и эксплуатации марсохода нового поколения Curiosity (рус. Любопытство, МФА: [ˌkjʊərɪˈɒsɪti], произносится [кьюрио́сити]), представляющого собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее прежних марсоходов Spirit и Opportunity^[2]^[3]. Аппарат должен будет за несколько месяцев пройти от 5 до 20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Космический корабль доставки будет снабжён вспомогательными ракетными двигателями для контролируемой и более точной посадки^[4], которые до этого при спуске марсоходов не использовались.

Запуск Curiosity к Марсу состоялся 26 ноября 2011 года^[5]. Прибудет на Марс 6 августа 2012. Срок службы на Марсе составит 1 марсианский год (686 земных дней).

MSL в часть долговременной программы НАСА по исследованию Марса роботизированными зондами Mars Exploration Program. В проекте помимо НАСА участвуют также Caltech и JPL, а его главой является Дуг Маккистион (Doug McCuistion) сотрудник НАСА из отдела занимающегося изучением других планет^[6]. Полная стоимость проекта MSL составляет примерно 2,5 миллиарда долларов^[7]

Специалисты американского космического агентства НАСА решили отправить марсоход в кратер Гейла^[8]. В огромной воронке хорошо просматриваются глубинные слои марсианского грунта, раскрывающие геологическую историю красной планеты^[9].

Содержание

1 Название
2 Задачи и цели миссии
3 События
4 Характеристики
5 Ракета-носитель
6 Посадочная система
7 Исследовательские приборы
- 7.1 Роботизированная «рука»
8 Интересные факты
9 Примечания
10 Ссылки

[править] Название

Название Curiosity было выбрано в 2009 году путем интернет-голосования среди вариантов, предложенных школьниками. Среди других вариантов были Adventure («Приключение»), Amelia, Journey («Путешествие»), Perception («Восприятие»), Pursuit («Стремление»), Sunrise («Восход»), Vision («Видение») и даже Wonder («Чудо»).

[править] Задачи и цели миссии

MSL имеет четыре основных цели:

установить, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе;
получить подробные сведения о климате Марса;
получить подробные сведения о геологии Марса;
провести подготовку к высадке человека на Марсе.

Для достижения этих целей перед MSL поставлено восемь основных задач:

Обнаружить и установить природу марсианских органических углеродных соединений;
Обнаружить вещества, необходимые для существования жизни: углерод, водород, азот, кислород, фосфор, серу;
Обнаружить следы возможного проистекания биологических процессов;
Определить химический состав марсианской поверхности;
Установить процесс формирования марсианских камней и почвы;
Оценить процесс эволюции марсианской атмосферы в долгосрочном периоде;
Определить текущее состояние, распределение и круговорот воды и углекислого газа;
Установить спектр радиоактивного излучения поверхности Марса.

[править] События

17 марта 2012 в в 03:24 (по Московскому времени) с борта «Марсианской научной лаборатории» была получена первая телеметрическая и научная информация с российского нейтронного детектора альбедных нейтронов (англ. Detector of Albedo Neutron, DAN, ДАН^[10]). Прибор работал в течение 1-го часа без замечаний и был штатно выключен по команде.^[11]

[править] Характеристики

Сравнение марсоходов Mars Science Laboratory, Spirit и Sojourner

Сравнительные размеры марсоходов

Колеса марсоходов в сравнении с автомобильным 14-дюймовым диском

MSL имеет 3 метра в длину, 2,1 метра в высоту с разложенной камерой и 2,7 метра в ширину^[12]. Диаметр колёс составляет примерно 51 сантиметр. Вес марсохода в 900 килограммов (включая 80 килограммов исследовательского оборудования)^[13]

На поверхности Марса MSL будет способен преодолевать препятствия до 75 сантиметров в высоту. Максимальная предполагаемая скорость на пересечённой местности будет составлять 90 метров в час при автоматической навигации. Средняя же скорость предположительно составит 30 метров в час. Ожидается, что за время двухлетней миссии MSL пройдёт не менее 19 километров.^[14]

Конструкция прибора подобна тем, что использовались ранее в платформа с научными приборами на шести колёсах, каждое из которых имеет свой электродвигатель, причём передние и задние два колеса будут участвовать в рулении, что позволит аппарату разворачиваться на 360 градусов, оставаясь при этом на месте^[4]. Он будет втрое тяжелее прежних марсоходов и обойдется в 2,3 миллиарда долларов^[15].

Вместо солнечных батарей в качестве источника энергии будет использован РИТЭГ, избавляя от проблемы запыления панелей солнечных батарей и простоев аппарата в ночное время. Выбранный РИТЭГ нового поколения способен снабжать марсоход энергией в течение 14 лет при радиоактивном распаде плутония-238^[16]. Мощность генерируемой электроэнергии составит 110 ватт.

Космический аппарат будет состоять из трёх модулей в перелётного, посадочного и ровера-марсохода. Масса космического аппарата в 3,4 т, ровера в 930 кг, масса научной аппаратуры, установленной на ровере в 80 кг.

[править] Ракета-носитель

Старт ракеты с марсоходом

MSL запущена с пускового комплекса в„– 41 мыса Канаверал на ракете-носителе Атлас-5 541 предприятия United Launch Alliance. Эта двухступенчатая ракета-носитель включает в себя центральный блок первой ступени диаметром 3.8 м с двигателем РД-180, четыре твёрдотопливных блока и разгонный блок Центавр с головным обтекателем диаметром 5.4 м. Она способна выводить до 7982 кг на геостационарную орбиту. Атлас-5 также использовался для запуска Mars Reconnaissance Orbiter и New Horizons.

Первая и вторая ступени вместе с твёрдотопливными двигателями были собраны 9 октября недалеко от стартового стола. Головной обтекатель с установленной MSL перевезён на стартовый стол 3 ноября. Запуск состоялся 26 ноября в 15:02 UTC 2011.

[править] Посадочная система

Спуск на поверхность Марса большой паллетный массы весьма затруднителен. Атмосфера слишком плотная, чтобы позволить ракетным двигателям обеспечить существенное торможение, поскольку общеизвестно, что использование тяги реактивной струи на сверхзвуковых скоростях сопряжено с нестабильностью. При этом атмосфера слишком разреженная, чтобы парашюты и аэродинамическое торможение оказались эффективны. Хотя некоторые предыдущие миссии использовали аэробаллоны для смягчения удара при посадке, MSL слишком большая для использования этого варианта.

Curiosity выполнит спуск на поверхность Марса используя систему высокоточного входа в атмосферу, снижения и посадки (EDL), которая обеспечит попадание в пределах 20-километрового эллипса посадки, в отличие от эллипса 150 км на 20 км систем посадки марсоходов Mars Exploration Rovers (Spirit и Opportunity).

Для этого MSL применит комбинацию нескольких систем в точном порядке, при котором последовательность, состоящая из входа в атмосферу, снижения и посадки, разделится на 4 части.

[править] Управляемый вход в атмосферу

Марсоход сложен внутри аэродинамической капсулы, предохраняющей его во время космического перелёта и входа в атмосферу Марса. Вход в атмосферу выполняется с помощью абляционного теплозащитного покрытия из углеродных волокон, пропитанных фенолформальдегидной смолой (PICA). Это теплозащитное покрытие диаметром 4.5 м в самое большое из когда-либо запущенных в космос в замедлит за счёт абляции движение космического аппарата в марсианской атмосфере со скорости межпланетного перелёта 5.3в6 км/с до двукратной скорости звука (приблизительно), при которой возможно раскрытие парашюта. Большая часть компенсации ошибки при посадке выполняется алгоритмом управляемого входа в атмосферу, похожим на применявшийся астронавтами, возвращавшимися на Землю в ходе программы Apollo. Это управление использует подъёмную силу, создаваемую аэродинамической капсулой, чтобы нивелировать любую обнаруженную ошибку по дальности и тем самым прибыть на выбранное место посадки. Чтобы аэродинамическая капсула обеспечивала подъёмную силу, её центр масс смещён от центральной оси, что вызывает наклон капсулы при атмосферном полёте, опять же аналогично командному модулю Apollo. Это достигается набором сбрасываемых балластов. Вектор подъёмной силы управляется четырьмя блоками двигателей реактивной системы управления, каждая пара которых создаёт тягу около 500 Н. Способность изменять точку приложения подъёмной силы позволяет космическому аппарату реагировать на окружающую среду и маневрировать к зоне посадки. Перед раскрытием парашюта капсула сперва должна сбросить балласты так, чтобы устранить смещение центра тяжести. Затем на высоте около 10 км при скорости 470 м/с раскроется парашют.

[править] Снижение под парашютом

Когда завершится этап входа в атмосферу и капсула замедлится до двукратной скорости звука, на высоте около 7 км будет сброшено теплозащитное покрытие. Затем MSL раскроет сверхзвуковой парашют, как это выполнялось в предыдущих миссиях, таких как Viking, Mars Pathfinder и Mars Exploration Rovers.

В марте и апреле 2009 парашют MSL был испытан в крупнейшей в мире аэродинамической трубе и прошёл лётные испытания. Парашют имеет 80 строп, длину более 50 м и диаметр около 16 м. Парашют имеет возможность раскрытия при скорости 2.2 М и способен давать тормозное усилие до 289 кН в марсианской атмосфере. На высоте ниже 3.7 км фотокамера, установленная на нижней поверхности марсохода, будет снимать примерно по 5 кадров в секунду (с разрешающей способностью 1600×1200 пикселей) в течение приблизительно двух минут в до подтверждения посадки марсохода на поверхность Марса.^[17]

[править] Снижение с использованием тяги двигателей

После торможения парашютом, на высоте около 1.8 км, двигаясь со скоростью около 100 м/с, марсоход и спускаемый аппарат отделятся от капсулы. Спускаемый аппарат в это платформа над марсоходом с гидразиновыми монотопливными ракетными двигателями с переменной тягой, установленными на штангах, выступающих в стороны от платформы, для замедления снижения. Каждый из 8 двигателей этого модуля создаёт тягу до 3.1 кН и разработан на основе двигателей, использовавшихся на посадочных модулях Viking. В это время марсоход будет переведён из перелётной конфигурации (сложенное состояние) в посадочную, при этом опускаясь под спускаемым аппаратом с применением системы «летучий кран».

[править] Летучий кран

Система «летучий кран» мягко опустит марсоход колёсами вниз на поверхность Марса. Система состоит из 3 тросов, опускающих марсоход, и электрического кабеля, связывающего спускаемый аппарат и марсоход. Опустив марсоход примерно на 7.5 м ниже спускаемого аппарата, система плавно остановится, и марсоход коснётся поверхности. После того, как марсоход коснётся поверхности, он ждёт 2 секунды для подтверждения того, что он находится на твёрдой поверхности, и приводит в действие пироножи на тросах и электрических кабелях, чтобы отделить себя от спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат сразу улетает и совершает жёсткую посадку, и марсоход готовится к передвижению по Марсу. Эта система снижения и посадки с использованием тяги двигателей и «летучего крана» никогда ранее не применялась в реальных миссиях.

[править] Исследовательские приборы

Научные приборы аппарата позволят эффективно обнаруживать органические молекулы и устанавливать их структуру, а также зондировать толстый слой грунта в поисках следов воды при помощи нейтронного детектора, предоставленного Роскосмосом. С помощью инфракрасного лазера можно будет удалять с минералов мешающие наслоения (пыль, продукты коррозии) и тут же производить дистанционный лазерный химический анализ на расстоянии до 10 метров. «Сердце» научной аппаратуры в прибор SAM. Он будет определять химический состав грунта и искать в нем органические молекулы. Этот прибор будет передавать пятую часть всех данных с Марса.

[править] Роботизированная «рука»

В передней части марсохода имеется «рука» длиной примерно 1,8 метра. Она достаточно сильна, чтобы выдержать человека, повисшего на её конце. Она во многом похожа на руку человека: есть подобия плеча, локтя и кисти, благодаря чему она может вытягиваться и сгибаться подобно руке человека.

На конце манипулятора установлено несколько научных инструментов: небольшой бур, лопатка для сбора образцов грунта и пыли и другие. Таким образом он сможет собирать образцы пород грунта, камней и пыли и доставлять их во внутреннюю часть марсохода для подробного химического анализа.

[править] Интересные факты

Вскоре после запуска Mars Science Laboratory опередила другую миссию к Марсу в «Фобос-Грунт» (НПО им. Лавочкина, Роскосмос), запуск которой был осуществлён 9 ноября 2011 года (МСК), а прибытие к Марсу планировалось на 1-2 месяца позднее, чем Mars Science Laboratory (АМС «Фобос-Грунт» не смогла выйти на межпланетную траекторию вследствие нештатной ситуации). При этом масса Mars Science Laboratory с разгонным блоком составляет более 23 тонн, в то время как масса АМС «Фобос-Грунт» с разгонным блоком составляет около 13 тонн.

[править] Примечания

в‘ Состояние миссии Mars Science Laboratory (англ.)
в‘ Name NASA's Next Mars Rover (англ.). NASA/JPL (May 27, 2009). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.
в‘ NASA Selects Student's Entry as New Mars Rover Name (англ.). NASA/JPL (May 27, 2009). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.
в‘ ¹ ² Марс испарят лазером (рус.) // Журнал Популярная механика. в апрель 2011. в В. 102. в в„– 4. в С. 37.
в‘ NASA Launches Most Capable and Robust Rover To Mars (англ.), НАСА (26 ноября 2011 года).
в‘ Doug McCuistion (англ.). НАСА. Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.
в‘ Leone, Dan Mars Science Lab Needs $44M More To Fly, NASA Audit Finds (англ.). Space News International (8 июля 2011 года). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.
в‘ Обнародованы детали миссии следующего марсохода NASA
в‘ NASA's Next Mars Rover To Land At Gale Crater (англ.). NASA JPL (22 июля 2011 года). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.
в‘ «Чибис» готовится к полёту, РИА Новости (20.03.2012).
в‘ Российский нейтронный детектор ДАН для проекта мобильного посадочного аппарата НАСА «Марсианская научная лаборатория», Роскосмос.
в‘ Mars Science Laboratory Size Video. NASA/JPL. Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.
в‘ Troubles parallel ambitions in NASA Mars project
в‘ Mars Exploration: Overview
в‘ Kenneth Chang NASA Delays Next Mars Rover Mission (англ.). Space & Cosmos. nytimes.com (4 декабря 2008). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012. Проверено 4 апреля 2011.
в‘ Technologies of Broad Benefit: Power.(недоступная ссылка) Проверено 22 сентября 2009.
в‘ Научный раздел MSL: Марсианская фотокамера снижения (MARDI). (англ.)

[править] Ссылки

Микроблог команды MarsCuriosity в Твиттере
Микроблог команды MSL в Твиттере
Curiosity construction webcam
Миссии 2011-го года: Mars Science Laboratory
РОБОТ В ПОИСКАХ ЖИЗНИ: НА СТАРТ CURIOSITY (статья на сайте журнала Популярная механика)
Ролик JPL о полёте Сuriosity к Марсу (TRT-5:20)

[0] в‘ Состояние миссии Mars Science Laboratory (англ.)

[MSLNameWebsite-1] в‘ Name NASA's Next Mars Rover (англ.). NASA/JPL (May 27, 2009). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.

[MSLNamePressRelease-2] в‘ NASA Selects Student's Entry as New Mars Rover Name (англ.). NASA/JPL (May 27, 2009). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.

[.D0.BF.D0.BE.D0.BF.D0.BC.D0.B5.D1.85-3] в‘ ¹ ² Марс испарят лазером (рус.) // Журнал Популярная механика. в апрель 2011. в В. 102. в в„– 4. в С. 37.

[4] в‘ NASA Launches Most Capable and Robust Rover To Mars (англ.), НАСА (26 ноября 2011 года).

[5] в‘ Doug McCuistion (англ.). НАСА. Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.

[6] в‘ Leone, Dan Mars Science Lab Needs $44M More To Fly, NASA Audit Finds (англ.). Space News International (8 июля 2011 года). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.

[7] в‘ Обнародованы детали миссии следующего марсохода NASA

[Gale_Crater-8] в‘ NASA's Next Mars Rover To Land At Gale Crater (англ.). NASA JPL (22 июля 2011 года). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.

[9] в‘ «Чибис» готовится к полёту, РИА Новости (20.03.2012).

[10] в‘ Российский нейтронный детектор ДАН для проекта мобильного посадочного аппарата НАСА «Марсианская научная лаборатория», Роскосмос.

[11] в‘ Mars Science Laboratory Size Video. NASA/JPL. Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012.

[12] в‘ Troubles parallel ambitions in NASA Mars project

[13] в‘ Mars Exploration: Overview

[14] в‘ Kenneth Chang NASA Delays Next Mars Rover Mission (англ.). Space & Cosmos. nytimes.com (4 декабря 2008). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012. Проверено 4 апреля 2011.

[MSLPower-15] в‘ Technologies of Broad Benefit: Power.(недоступная ссылка) Проверено 22 сентября 2009.

[16] в‘ Научный раздел MSL: Марсианская фотокамера снижения (MARDI). (англ.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

Исследования Марса космическими аппаратами
Пролётная траектория	Маринер-4 Зонд-1,-2,-3 Маринер-6 и -7 Марс-4 Розетта Dawn
С орбиты	Маринер-9 Марс-60 -2 -3 -5 -6 Энциклонг-1 -2 Фобос-2 Global Surveyor Одиссей Экспресс разведывательный спутник
СА и марсоходы	Марс-3 и ПрОП-М Программа «Энциклонг» (Энциклонг-1/-2) Pathfinder/Sojourner MER (Spirit Оппортьюнити) Феникс Curiosity
Будущие миссии	MAVEN научный орбитальный аппарат Экзомарс астробиологическая полевая лаборатория MetNet Фобос-Грунт 2 Марс-Астер Sample Return Mission Марс-грунт Northern Light (англ.) пилотируемый полёт
внеудачные	Марс-60A,-60B -1 -62A,-62B Зонд-2,-2A/Марс-69A,-69B,-71С Маринер-3 -8 Марс-2 (СА и марсоход ПрОП-М) -4 -7 Фобос-1/-2 (СА ПрОП-Ф и ДАС) Observer Марс-96 Surveyor 98 (Climate Orbiter Polar Lander) Нодзоми Бигль-2 Фобос-Грунт и Инхо-1
вотменённые	Voyager (англ.) Марс-4НМ (Марсоход) -5НМ -5М (Марс-79) Веста (англ.) Surveyor Lander NetLander (англ.) телекоммуникационный орбитальный аппарат Beagle 3 (англ.) Astrobiology Explorer-Cacher (англ.)
См. также	Исследование Колонизация Список искусственных объектов
Жирным выделены действующие АМС

Mars Science Laboratory

Содержание

[править] Название

[править] Задачи и цели миссии

[править] События

[править] Характеристики

[править] Ракета-носитель

[править] Посадочная система

[править] Управляемый вход в атмосферу

[править] Снижение под парашютом

[править] Снижение с использованием тяги двигателей

[править] Летучий кран

[править] Исследовательские приборы

[править] Роботизированная «рука»

[править] Интересные факты

[править] Примечания

[править] Ссылки

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках