Марсоход НАСА Curiosity и его миссия

Год назад, 6 августа 2012 года, марсоход НАСА Curiosity после восьмимесячного перелета совершил успешную посадку на планете Марс.

6 августа 2012 года марсоход НАСА Curiosity после восьмимесячного перелета совершил успешную посадку на планете Марс.

Путешествие Curiosity к Марсу началось 26 ноября 2011 года, когда ракета-носитель Atlas V с марсоходом стартовала с космодрома на мысе Канаверал (США). После отделения твердотопливных ускорителей, сброса носового обтекателя и отделения первой ступени разгонный блок "Центавр" сначала вывел Curiosity на так называемую промежуточную парковочную орбиту, а затем — на плановую траекторию к Марсу.

В тот момент между Землей и Марсом было расстояние в 204 миллиона километров. Аппарату пришлось преодолеть 567 миллионов километров, чтобы "догнать" планету.

Основными задачами миссии Curiosity на Марсе является проведение детальных геологических и геохимических исследований, изучение атмосферы и климата планеты, осуществление поиска воды или следов ее присутствия, органических веществ. Эти данные помогут определить — был ли когда-то Марс пригоден для жизни, и есть ли на нем места, пригодные для жизни, сейчас.
Аппарат должен будет пройти от пяти до 20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Планируется, что марсоход Curiosity проживет на поверхности планеты один марсианский год — 687 земных дней или 669 марсианских.

© NASA / JPL-Caltech

Проект "Марсианская научная лаборатория" (Mars Science Laboratory), общая стоимость которого составила 2,5 миллиарда долларов, был начат в 2004 году. Его главное звено — марсоход Curiosity — представитель уже третьего поколения марсоходов.
Curiosity разработан в США Лабораторией реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory), которой руководит Калифорнийский технологический институт (California Institute of Technology), под эгидой Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА, National Aeronautics and Space Administration, NASA).

Название марсохода было выбрано по результатам конкурса, проведенного среди школьников в 2009 году. Победивший вариант Curiosity ("Любопытство") был прислан двенадцатилетней школьницей Кларой Ма (Clara Ma).

По размерам марсоход Curiosity сопоставим с небольшим внедорожником. Он имеет длину около трех метров, ширину — 2,8 метра, высоту — 2,2 метра, его масса составляет 899 килограммов.

У марсохода шесть колес. При этом каждое колесо имеет независимый мотор, а пары передних и задних колес также независимое рулевое управление, что позволяет марсоходу повернуться на месте на 360 градусов. Подвесная система обеспечивает постоянный контакт всех колес с поверхностью планеты. Марсоход может преодолевать препятствия и отверстия большие, чем диаметр колес, который равен 0,5 метра. Колеса снабжены приспособлениями, которые обеспечивают ему сцепление с поверхностью планеты при движении по мягкому песку или по крутому склону скалы. Максимальная скорость марсохода на ровной твердой поверхности — четыре сантиметра в секунду.

Источником энергии для Curiosity являются не солнечные батареи, а радиоизотопный термоэлектрический генератор. Эта "ядерная батарейка" может снабжать его энергией в течение марсианского года, и делает независимым от времени года и от погоды. 
Марсоход представляет собой серьезно оснащенный научно-исследовательский автоматический комплекс. На его борту установлены десять научных инструментов общей массой 75 килограммов, расположенных преимущественно в его головной и передней частях.
Curiosity имеет роботизированную руку, на которой установлены пять приборов: специальный бур для сверления грунта; устройство под названием CHIMRA (Collection and Handling for In-situ Martian Rock Analysis), состоящее из грунтозаборника и ряда камер для просеивания и сортировки образцов перед их анализом; альфа-рентгеновский спектрометр Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS) для химического анализа состава окружающих пород; микроскоп Mars Hand Lens Imager (MAHLI); приспособление для удаления пыли.
На мачте марсохода на высоте человеческого роста установлена стереокамера высокого разрешения Mastcam и ChemCam — спектрометр для анализа образцов, испаренных лазерным лучом, на расстоянии до семи метров. Прибор Radiation Assessment Detector (RAD) оценивает радиационную обстановку на поверхности Марса, a Rover Environmental Monitoring Station (REMS) собирает данные о давлении, температуре, скорости ветра, влажности и интенсивности ультрафиолетового излучения. Российский прибор DAN (Dynamic Albedo of Neutrons), разработанный в Институте космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН), определяет содержание водорода (в виде воды, льда или гидратов) на глубине до одного метра вдоль трассы движения марсохода. Видеокамера Mars Descent Imager (MARDI) предназначена для съемки поверхности планеты во время посадки Curiosity на Марс.

© NASA / JPL-Caltech

Спереди и сзади марсохода установлены четыре пары камер, имеющих поле зрения 120 градусов, которые позволяют Curiosity самому ориентироваться на местности. Еще две пары камер с 45-градусным полем зрения находятся на мачте марсохода. Они предоставляют дополнительный вид на местность, что дает возможность коррекции движения аппарата с Земли.

Curiosity оснащен двумя идентичными устойчивыми к радиоактивности бортовыми компьютерами — основным и резервным, причем каждый из них может быть использован для управления марсоходом. Обычно работает один из компьютеров, второй находится в спящем режиме. Он начинает работать в случае возникновения проблем с первым компьютером.

Для посадки марсохода специалисты НАСА разработали новую, никогда прежде не использовавшуюся технологию Sky Crane ("небесный кран") — "тарелки" с ракетными двигателями, которая поставила марсоход сразу на его собственные колеса.
Примерно за 10 минут до входа в атмосферу Марса двигатели остановили вращение аппарата, он сбросил перелетный модуль с антеннами и солнечными батареями, а еще через две минуты — два 75-килограммовых вольфрамовых груза. Сброс балласта должен был изменить центр масс аппарата, и он подставил потоку набегающего воздуха тепловой щит, который в атмосфере разогрелся до 2,1 тысячи градусов.

Когда аппарат замедлился до скорости около 1,5 тысячи километров в час, начал раскрываться парашют, тепловой щит был сброшен. Затем на высоте около 1,6 километра верхняя крышка с парашютом отделилась, и из-под нее выпал марсоход с "небесным краном" сверху. Ракетные двигатели крана замедлили скорость снижения до трех километров в час, после чего установка начала опускать марсоход вниз на 20-метровых тросах. Когда марсоход достиг грунта и встал на колеса, тросы были обрезаны, "небесный кран" улетел прочь и упал примерно в 150 метрах от марсохода.

Curiosity совершил посадку на Марсе в районе кратера Гейла, в котором хорошо просматриваются глубинные слои марсианского грунта, раскрывающие геологическую историю планеты.

После посадки служебная камера марсохода передала первые два снимка с Марса, на котором были видны его тень и колесо, стоящее на грунте.
За прошедшее после посадки время Curiosity пробурил отверстие в одном марсианском камне и обнаружил минералы, указывающие на благоприятные условия для жизни.

Российский прибор ДАН на борту марсохода выполнил несколько сотен измерений поверхности вдоль трассы движения и обнаружил в кратере Гейла "оазисы" — "пятна" с большим содержанием воды.

Данные с Curiosity помогли ученым уточнить химический и изотопный состав марсианской атмосферы, а также обнаружить намеки на то, что большая часть воздуха Марса улетучилась в космос примерно четыре миллиарда лет назад.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников