Миссия научной лаборатории по исследованию Марса с использованием марсохода, получившего имя «Curiosity», является частью Программы Исследования Марса НАСА, рассчитанной на долгосрочное исследование Красной планеты с привлечением роботизированного оборудования. «Curiosity» был разработан с целью ответа на вопрос о существовании на Марсе условий окружающей среды, которые способны поддерживать малые формы жизни (например, таким как микробы). Иными словами, миссия марсохода заключается в том, чтобы определить «обитаемость» планеты...

Обзор

На фото: Марсоход «Curiosity» («Любопытство») глазами художника, крупным планом. В таком виде предстает перед нами научная лаборатория НАСА по исследованию Марса - марсоход «Curiosity», изображенная художником.

Научная лаборатория по исследованию Марса (MSL) будет изучать обитаемость Красной планеты.

Чтобы иметь возможность «докопаться до истины», марсоход оснащен самым крупным комплектом сверхсовременного оборудования для научных исследований, которое когда-либо доставлялось на поверхность Марса. Вездеход проанализирует образцы, взятые из грунта и выбуренные из горных пород. Исторические свидетельства особенностей климата и геологии планеты, по существу, «вписаны» в горные породы и грунт, в их формирование, структуру и химический состав. Бортовая лаборатория марсохода будет изучать образцы горных пород, грунта, их локальное геологическое строение, пытаясь обнаружить химические строительные блоки, играющие важную роль в формировании жизни (например, формы углерода) на Марсе, и постарается выяснить, какой была марсианская среда в далеком прошлом.

Научная лаборатория по исследованию Марса использует самые новейшие технологии.

Научная лаборатория по изучению Марса будет использовать самые последние технологические новшества, в особенности, при посадке. Космический аппарат спустился на парашюте, а потом, всего за несколько секунд до приземления, почти как «небесный подъемный кран» опустил прямо на поверхность марсоход, висящий на тросах. Здесь, на поверхности, марсоход сможет спокойно преодолевать препятствия высотой до 75 сантиметров (29 дюймов) и перемещаться со скоростью до 90 метров (295 футов) в час. Предполагается, что в среднем, марсоход будет проходить около 30 метров (98 футов) в час, в зависимости от развиваемого им уровня мощности, возможных пробуксовок и крутизны пересекаемой местности, а также условий видимости и других переменных.

На марсоходе установлен радиоизотопный источник энергии, который вырабатывает электричество из тепла, образующегося при радиоактивном распаде плутония. Этот источник энергии будет обеспечивать выполнение миссии на поверхности Марса в течение длительного срока - на протяжении целого марсианского года (687 земных суток) или более. И при этом он осуществит существенно бОльшую мобильность и эксплуатационную гибкость, более высокую поднимаемую полезную нагрузку (в виде научной аппаратуры) и более широкий спектр исследуемых широт и высот по сравнению с возможностями предыдущих миссий на Марс.

Достигнув поверхности Марса в 10:31 пополудни дневного тихоокеанского времени 5 августа, 2012 года (1:31 утра восточного поясного времени 6 августа, 2012 года), научная лаборатория по исследованию Марса ознаменовала начало следующей декады в Программе исследования Марса.

Лаборатория олицетворяет гигантский скачок потенциальных возможностей в деле изучения поверхности Марса и проведения исследований, потому что она:

• демонстрирует способность очень большого и тяжелого марсохода совершать посадку на поверхность Марса (который может использоваться и в дальнейших миссиях на Марс, предусматривающих сбор проб и образцов грунта, горных пород и отправку их на Землю для проведения лабораторного анализа);

• демонстрирует способность очень точной посадки (в пределах 20-километрового (12.4-миль) посадочного круга);

• демонстрирует возможность перемещения (мобильность) на большие расстояния по поверхности Красной планеты (5-20 километров или около 3-12 миль) для сбора более широкого спектра образцов и проведения всевозможных исследований.

Наука

На фото: Визуализация вспышки, генерируемой лазером прибора ChemCam для марсохода (Марс ровера).

В приборе ChemCam, созданном специально для миссии с участием научной лаборатории НАСА по исследованию Марса, используется луч импульсного лазера для испарения сверхминиатюрной мишени, создающий вспышку света из ионизированного материала - плазмы - которая может быть проанализирована с целью идентификации химических элементов, присутствующих в объекте-мишени.

Приземлившись в районе Кратера Гейла (Gale Crater), лаборатория НАСА по исследованию Марса попытается установить, существовали ли на Марсе когда-либо условия, пригодные для поддержания жизни хотя бы на уровне микробов.

Установление факта наличия на Марсе в прошлом условий, пригодных для жизни (условий «обитаемости»), позволит НАСА и всей научной общественности лучше понять, могла ли существовать жизнь на Красной планете и, если жизнь могла существовать, то где её лучше всего искать в будущем.

Наибольший вклад в достижение научных целей Программы Исследования Марса внесла научная лаборатория по исследованию Марса, которая является частью серии экспедиций на Красную планету, и помогающая в достижении четырех главных научных целей Программы Исследования Марса:

• определить, была ли когда-либо жизнь на Марсе;

• охарактеризовать климат на Марсе;

• описать геологию Марса;

• подготовить условия для проведения исследований Марса, предусматривающих высадку человека на Марсе.

Задачи: научная лаборатория НАСА по исследованию Марса намерена достичь поставленных целей путем решения восьми конкретных задач. Описание того, как научная лаборатория по исследованию Марса планирует осуществить сбор данных в поддержку этих целей и задач, просим ознакомиться с научной аппаратурой, описанной ниже.

Технология

На фото: Марсоход «Curiosity» сгибает свою роботизированную «механическую руку».

Развитие технологий делает миссии возможными. Каждый полет на Марс - это отдельное звено в непрерывной цепи инноваций. Каждая миссия использует достижения технологий, проверенных в ранее выполненных миссиях, и вносит вклад в будущие миссии в виде своих собственных инновационных технологий. Такая цепь позволяет НАСА уверенно двигаться вперед, расширяя пределы того, что осуществимо на сегодняшний день, опираясь при этом на уже проверенные (испытанные) технологии.

Ниже приведены примеры того, как миссия с участием научной лаборатории по исследованию Марса использует достижения технологий прежних миссий и делает вклад в виде своих собственных новых технологий.

Технологии широких возможностей:

• энергетическая установка: обеспечение энергией, необходимой для осуществления длительного путешествия к Марсу и проведения долговременных исследований;

• источник электроэнергии: обеспечение более эффективного источника электроэнергии (с более высоким КПД), рассчитанного на повышенное потребление электроэнергии, необходимое для надежной работы систем и подсистем космического аппарата;

• телекоммуникации (каналы связи): для более быстрой передачи (отсылки) команд и приема бОльших объемов данных;

• разработка программного обеспечения: поддержка выполнения расчетов и команд, необходимых для осуществления управления космическим аппаратом и его подсистемами.

Исследование (разведывательные работы) на месте (in-situ)и отправка образцов на Землю:

• вход в атмосферу, спуск (снижение) и посадка: для гарантирования точных и безопасных операций выполнения посадки;

• возможность автономной работы при перемещении по поверхности планеты: для разрешения вездеходам принимать самостоятельные решения, позволяющие избегать возможные опасности;

• технологии, рассчитанные на неблагоприятные (сложные) условия: для придания системам прочности, достаточной для обеспечения возможности управления в экстремальных условиях в космосе и на поверхности Марса (создание подсистем);

• технологии отправки образцов на Землю: отбор и отправка на Землю образцов горных пород, грунта и проб компонентов атмосферы для проведения дальнейшего лабораторного анализа (в земных условиях);

• технологии защиты (охраны окружающей среды) планеты: обеспечение чистоты и условий стерильности поверхности космического аппарата, а также при манипулировании с образцами грунта, горных пород и пробами атмосферы.

Научные приборы:

• телеуправляемая (дистанционная) научная измерительная аппаратура: для отбора данных о Марсе с орбиты;

• аппаратура «на месте» (In-situ) для сбора данных о Марсе с поверхности (планеты).

Марсоход

На фото: Следующий марсоход НАСА проходит испытания.

В некотором смысле, все части марсохода научной лаборатории по исследованию Марса будут максимально приближены к тому, что необходимо быть у любого «живого создания» для поддержания в состоянии «полной активности» и способного проводить разведывательные работы (исследования).

Марсоход будет иметь:

• «тело» (корпус): конструкцию, которая защищает «жизненно важные органы» марсохода;

• мозговой центр: компьютеры для обработки информации;

• систему терморегулирования: внутренние нагреватели, изолирующий слой, и не только… ;

• «шею и голову»: мачту с установленными камерами, позволяющую вездеходу «ощущать» всю широту обзора, которой обладает человек;

• глаза и другие «органы чувств»: камеры и приборы, которые снабжают вездеход информацией об окружающей его среде;

• рука и «кисть»: способ расширения пределов досягаемости для сбора образцов горных пород и их изучения;

• колеса и «ноги»: части, обеспечивающие мобильность;

• энергию: аккумуляторы и источники энергии;

• средства связи: антенны для ведения «разговоров» и для «слуха».

Аппаратура

Научная аппаратура представлена сверхсовременными инструментальными средствами для получения сведений о геологии, атмосфере, условиях окружающей среды и возможных биосигнатурах (биомаркерах, свидетельствующих о наличии жизни) на Марсе. Оснащение научной лаборатории по исследованию Марса будет включать:

Камеры

• Mast Camera (Mastcam);

• Mars Hand Lens Imager (MAHLI) (Система формирования изображений MAHLI);

• Mars Descent Imager (MARDI) (Система формирования изображений MARDI).

Спектрометры

• Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS);

• Chemistry & Camera (ChemCam);

• Chemistry & Mineralogy X-Ray Diffraction/X-Ray Fluorescence Instrument (CheMin);

• Sample Analysis at Mars (SAM) Instrument Suite (Комплект приборов для анализа образцов на Марсе (SAM)).

Детекторы радиационного излучения

• Радиационный детектор (RAD);

• Нейтронный детектор «Динамическое альбедо нейтронов» (DAN).

Датчики контроля параметров окружающей среды

• Бортовая станция наблюдения за окружающей средой (установленная на марсоходе) (REMS).

Датчики контроля атмосферы

• Аппарат входа в атмосферу, снижения и посадки научной лаборатории по исследованию Марса (MEDLI).

Хронологическая последовательность этапов миссии

Миссия включает следующие этапы:

• предстартовая работа: подготовка миссии, включая выбор площадки для посадки (приземления), сборка и испытания, доставка на мыс Канаверал;

• запуск: отрыв от Земли (старт);

• маршевый полет: путешествие в космическом пространстве;

• подлет: приближение к планете Марс;

• вход в атмосферу, снижение и посадка: полет в марсианской атмосфере к поверхности;

• первая поездка (после посадки, когда инженеры проведут предварительные испытания, чтобы гарантировать, что марсоход находится в «безопасном состоянии»);

• работы на поверхности: изучение Марса как повседневноая рутинная работа марсохода.

Связь с Землей

Сеть дальней космической связи НАСА (DSN) является международной (глобальной) сетью антенн, которые обеспечивают каналы связи между учеными и инженерами на Земле и миссиями в космосе и на Марсе. Сеть DSN состоит из трех комплексов дальней связи, размещенных в трех точках земного шара таким образом, что каждый охватывает приблизительно 120 градусов обзора неба: в Голдстоуне, пустыня Мохаве в Южной Калифорнии, США; под Мадридом, Испания; и под Канберрой, Австралия. Такое стратегическое размещение позволяет постоянно наблюдать за космическим аппаратом, несмотря на вращение Земли вокруг своей оси.