Марсоход Curiosity

6 августа 2012 года, преодолев за 8 месяцев полёта 567 миллионов километров космического вакуума, летя в 5 раз быстрее пули, американский марсоход Curiosity («Любопытство») совершил мягкую посадку на Марс, в кратер Гейла. В НАСА заранее окрестили «минутами ужаса» самые важные минуты в конце полёта: от входа в атмосферу до посадки. 7 минут тревоги и ожидания. Ещё 13,8 минуты — и Земля получила сигнал о благополучной посадке марсохода. Именно столько со скоростью света шли радиоволны от Марса. В этот день любой желающий мог наблюдать посадку Curiosity в прямом эфире или через Интернет. В НАСА эту посадку считают сложнейшей в истории автоматических космических полётов. И вот — успех! Аплодисменты, крики и слезы радости тех, кто конструировал, готовил, отправлял детище человечества в опасное путешествие к Красной планете. И вот «Любопытство» начал исследование Марса.

Марсоход Curiosity

На Марс!

Для отправки на Красную планету 900-килограммового марсохода потребовались комплекс аппаратов MSL (Mars Science Laboratory — «Марсианская научная лаборатория») и тяжёлая ракета «Атлас-5» высотой 60 метров и массой 531 тонна. Марсоход (ровер) получил имя Curiosity («Любопытство») в мае 2009 года по результатам конкурса в США (студенты и школьники прислали 9000 названий). Выиграла конкурс 12-летняя Клара Ма из города Ленекса, штат Канзас. Девочка верит: во Вселенной мы не одни.
Стоимость ровера составляет 2,5 миллиарда долларов. Кратер Гейла будет изучаться в течение двух лет, за это время учёные надеются найти следы жизни на Марсе. Стартовали 26 ноября 2011 года. Сначала вторая ступень с MSL достигла опорной околоземной орбиты — от 180 до 307 километров. Комплекс MSL отделился от второй ступени через 43 минуты.
15 декабря аппарат находился на далёкой орбите (от 147 до 230 миллионов километров от Солнца, период обращения 517 суток).

Принцип матрёшки

MSL состоял из трёх частей: перелетной ступени для полёта с Земли к Марсу — 540 килограммов, системы входа в атмосферу, торможения и посадки — 2400 килограммов и самого ровера. Внешне MSL выглядел погремушкой — конусоцилиндр с держателем в виде шеренги солнечных батарей. Максимальный диаметр MSL (лобового экрана) составил 4,5 метра, длина — 3 метра. Внутри, укрытый несколькими оболочками составных частей MSL, уютно «дремал» ровер. Curiosity уложил двухметровую мачту горизонтально, поджал под днище колеса (как кошка лапы) и на время превратился в низкий параллелепипед. Впрочем, «спал» Curiosity не весь перелёт до Марса: иногда его будили радиосигналами с Земли — проверяли как работают различные системы. При посадке комплекс MSL постепенно раскрывался как матрёшка, для бережной доставки драгоценного груза.
Перелётная ступень — цилиндр-«бублик» (диаметр 4,5 метра, высота метр) с солнечной батареей (шесть панелей площадью 13 метров — 1080 ватт у Марса, к ней может подключаться генератор марсохода), радиаторами регулирования температуры по периметру, антенной связи с Землёй. Ступень управляется бортовым компьютером ровера. Десантный комплекс — это лобовой экран и хвостовой обтекатель (внутри них — посадочная ступень и ровер). Системы десантного комплекса тоже управляются компьютером марсохода. Лобовой экран — тупой конус с теплозащитой фенольно-углеродным покрытием. Хвостовой обтекатель покрыт пробочно-силиконовой теплозащитой, на нём 8 двигателей управления спуском, парашютная система и 3 антенны связи с Землёй. Посадочная ступень несёт ровер под собой, марсоход крепится пироболтами. У ступени восемь двигателей — по два на четырёх углах платформы, приемопередатчик, усилитель и антенны. Посадочный радиолокатор (шесть антенн-дисков) измеряет ориентацию, горизонтальную и вертикальную скорости.

Какой ты, марсоход?

Curiosity похож на автомобиль (и на забавного робота из фильма «Короткое замыкание»). Длина его составляет 3 метра, ширина — 2,77, высота с мачтой и телекамерами — 2,13 метра. Шесть ведущих колёс диаметром по полметра с грунтозацепами, четыре — ориентируемые. Максимальная скорость Curiosity — почти четыре сантиметра в секунду. Манипулятор (пять степеней свободы — вращается в любую сторону, разве что под днище ровера не заглядывает) несёт два научных прибора, три инструмента для копки грунта, сверления камней и дробления образцов. Ровер питается от размещённого в хвостовой части радиоизотопного генератора, включающего пять килограммов радиоактивного изотопа плутония-238. Выделяемое при распаде изотопа тепло преобразуется в электроэнергию — 2700 ватт в сутки. Генератор рассчитан на 14 лет. Два аккумулятора накапливают электроэнергию и отдают её по мере необходимостти. Два бортовых компьютера (2 Гб флеш-памяти и 256 Мб оперативной). Для безопасного движения и обнаружения опасностей (больших камней, ям на грунте) — 12 технических камер (в том числе две навигационные, четыре стереопары контрольных — объектив «рыбий глаз», поле зрения 124 градуса). Камеры поровну распределены между компьютерами. Радиообмен с Землёй — через передатчик и две антенны. За сутки передаётся до 250 Мб данных.
На панели корпуса ровера — памятные чипы. В одном — 20000 отсканированных имён людей, видевших ровер в Космическом центре имени Кеннеди, во втором — миллион имён, присланных электронной почтой в рамках акции «Отправь своё имя к Марсу».

Я посадки не боюсь!

Непосредственно у Марса отошла перелётная ступень с солнечными батареями и ушла в сторону, чтобы не столкнуться с MSL. Лобовой экран принял на себя удар атмосферы Красной планеты (разрежённой, но из-за ускорения очень опасной), разогрелся до 2100°, после снижения скорости отделился и улетел вбок и вниз. Вход в атмосферу занял четыре минуты. Отскочил хвостовой обтекатель, выпустив парашют размером с семиэтажный дом, он ещё более замедлил скорость и падение MSL. На посадочной платформе симметрично включились двигатели торможения. Их факелы работали вбок, не мешая роверу опуститься на тросах уникальной кран-балки. Спускаясь, Curiosity одновременно привёл колеса в посадочное положение. Платформа с парашютом скользнула в сторону. Лёгкий толчок — и марсоход встал на красный грунт Марса! Над ним поднялась двухметровая научная мачта.

Сплошная наука

Основная задача Curiosity: описание и исследование кратера Гейла, проверка наличия в настоящем и прошлом природных условий, необходимых для существования жизни (вода, энергия, химические элементы). Поиск внешних проявлений углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы. Описание геологии, радиационной обстановки. Десять научных приборов — это инструменты: обзорные (на научной мачте), контактные (выносятся к объекту исследования манипулятором) и аналитические (для анализа грунта и атмосферы Марса). Цифровая стереокамера. Можно снять цветную круговую панораму — 150 кадров за 25 минут, или видео, 4-7 кадров в секунду. На мачте — анализатор пород. в нём расположены лазер, испаряющий в определённой точке верхний слой образца, и спектрометр записи спектра образовавшейся плазмы. Спектр поможет определить состав образца: количество натрия в нем, алюминия, кальция, калия, железа, водорода, кислорода, азота и так далее.

Есть кто живой?

Важнейший прибор — российский ДАН (детектор-анализатор нейтронов, то есть нейтронный сканер) — активно зондирует верхний слой грунта Марса на глубину до метра. Он ищет лёд, воду и водородсодержащие соединения, изучая участок поверхности близ марсохода импульсами нейтронного излучения (частота — десять раз в секунду, десять миллионов частиц в импульсе).
Измерения будут вестись вдоль трассы марсохода на стоянках, чтоб оперативно оценивать содержание воды. А вода — это жизнь. Хотя живые микроорганизмы специально не ищут, и встреча с зелёными человечками тоже не планируется. Но — вдруг?…

Журнал: Тайны 20-го века №40, октябрь 2012 года
Рубрика: Глобальные проекты
Автор: Владимир Граков

Метки: Тайны 20 века, космос, планета, США, NASA, посадка, Марс, Curiosity, марсоход, 2012



Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —