Вот уже прошел новостной бум по поводу посадки марсохода на красную планету, мы уже подробнее вспомнили, . А хорошо ли вы знаете, что из себя представляет сам марсоход "Любопытство" (англ. Curiosity) ?

Давайте познакомимся с ним поближе.

26 ноября 2011 г. в 10:02 EST (15:02 UTC) со стартового комплекса SLC-41 Станции ВВС США «Мыс Канаверал» был выполнен пуск РН Atlas V №AV-028 с американской тяжелой межпланетной станцией Mars Science Laboratory (MSL). Целью экспедиции является исследование поверхности Марса с использованием марсохода Curiosity («Любопытство»).

Кликабельно 4000 рх

Проект MSL - это самая крупная американская миссия на Марс, являющаяся вершиной длительной и успешной программы исследования Красной планеты.

На пионерском этапе марсианской программы США провели съемку и зондирование планеты с трех пролетных (Mariner 4,6 и 7) и трех орбитальных (Mariner 9, Viking 1 и 2) аппаратов, а также исследование грунта Марса на наличие в нем признаков жизни в двух точках поверхности планеты (Viking 1 и 2, 1976 г.).

Современный этап начался запуском в сентябре 1992 г. большого орбитального аппарата Mars Observer с комплексом из шести научных приборов. К сожалению, КА был потерян в результате аварии двигательной установки в августе 1993 г. за несколько дней до выхода на орбиту спутника планеты.

Химическая камера, используется импульсный лазерный луч для испарения крошечной цели - минерального образца, полученные вспышки света могут быть проанализированы для выявления химических элементов. На фото главный исследователь Роджер Вине, Лос-Аламосской национальной лаборатории, (NASA / JPL-Caltech / LANL)

После этого было решено сделать ставку на малые КА, распределив между ними задачи погибшего «Обсервера» и дополняя их новыми исследованиями. Первым стал спутник Mars Global Surveyor, который был успешно выведен на рабочую орбиту в марте 1999 г. и продуктивно работал до ноября 2006 г., осуществляя обзорное и детальное фотографирование, высотную съемку с использованием лазерного альтиметра и картирование минерального состава поверхности Марса. Оставаясь вполне работоспособным через десять лет после старта, MGS был утрачен в результате ошибки при обновлении бортового программного обеспечения.

Этот тест для радиолокационной системы, которые будут использоваться в августе 2012 в момент спуска и посадки. Инженерный образец испытания радиолокационной системы на носу вертолета.

МИССИИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ МАРСА
Наименование	Дата запуска	Основные результаты	Стоимость, млн. $
Mars Observer	25.09.1992	Утрачен на подлете к Марсу	980
Mars Global Surveyor (MGS)	07.11.1996	Аэродинамическое торможение для перехода на рабочую орбиту. Съемка и зондирование поверхности и атмосферы Марса с орбиты в течение 9 лет (1997-2006). Составил трехмерную карту рельефа планеты, обнаружил залежи гидратированных минералов и овраги, промытые водой	219
Mars Pathfinder (MPF)	04.12.1996	Мягкая посадка на Марс. Съемка и исследование грунта с использованием аппаратуры посадочного аппарата и малого марсохода Sojourner	266
Mars Climate Orbiter (MCО)	11.12.1998	Сгорел в атмосфере Марса из-за навигационной ошибки	328
Mars Polar Lander (MPL)	03.01.1999	Утрачены при аварийной посадке на Марс в районе 76°ю.ш., 165°в.д.
Deep Space 1			3
Mars Odyssey	07.04.2001	Съемка и зондирование поверхности и атмосферы Марса с орбиты до настоящего времени." Открыл обширные зоны наличия подповерхностного льда	297
Mars Exploration Rover-A (Spirit)	10.06.2003	Марсоходы среднего класса. Съемка и исследование фунта Марса по маршруту движения. Spirit работал с января 2004 до марта 2010 г. Opportunity работает	830
Mars Exploration Rover-B (Opportunity)	08.07.2003	до настоящего времени к 1 декабря 2011 г. прошел 34 км. Обнаружены минералы, образовавшиеся в водной среде, изучены слоистые отложения
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)	12.08.2005	Высокодетальная съемка поверхности Марса с орбиты, изучение следов воды на его поверхности и выполнение атмосферной программы КА МСО	540
Phoenix	04.08.2007	Аналитическое исследование фунта в северной полярной зоне Марса в районе 68.22°с.ш. и 125.75°з.д. Обнаружил лед под слоем грунта на глубине около 5 см	386
Mars Science Laboratory	26.11.2011	Исследовательский марсоход тяжелого класса - мобильная долговременная автоматическая научная лаборатория	2476
MAVEN	31.10.2013	Детальное исследование эволюции атмосферы Марса, истории ее климата и возможной обитаемости	655

Кратер Gale (кратер Гейла) будущее место посадки марсохода Curiosity. В августе 2012 года ровер сядет в северной части кратера. Кратер достигает 154 км в диаметре, в его центре гора в высоту 5 км. Место посадки очерчено элипсом (20х25 км). Поверхность кратера в районе посадки указывает на воздейстаие воды.(NASA / JPL-Caltech / ASU)

Кожух посадочного модуля (NASA / Jim Гроссман)

Тепловизор крепится на руке марсохода НАСА в Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, 4 апреля 2011 года. (AP Photo / Damian Dovarganes)

К началу 2002 г. было решено, что целесообразно делать долгоживущую мобильную лабораторию с питанием от радиоизотопного генератора, а это потребовало отсрочить запуск до сентября 2009 г. Одновременно сменилось имя проекта: сокращение осталось прежним - MSL, а вот расшифровка стала иной - Mars Science Laboratory, то есть марсианская научная лаборатория. Именно ей предстояло открывать новый цикл изучения Марса в 2009-2020 гг., программу которого готовила так называемая «группа синтеза» из ученых NASA и университетов США с учетом рекомендаций Национального исследовательского совета Национальной академии наук США.

В феврале 2003 г. «группа синтеза» сформулировала четыре возможные стратегии научных поисков на Марсе, каждой из которых соответствовали цели MSL и районы ее работы: поиск следов прошлой жизни, изучение районов гидротермальных проявлений, поиск сегодняшней жизни и изучение эволюции планеты. Для оценки научных задач первой экспедиции в каждом из вариантов была сформирована «группа научной интеграции» во главе с Дэниелом МакКлизом (Daniel J. McClease) из JPL и Джеком Фармером (Jack D. Farmer) из Университета штата Аризона.

В августе 2005 г. начался этап реализации проекта, то есть детального проектирования, изготовления и испытаний КА. Основные компоненты посадочного аппарата разрабатывались Лабораторией реактивного движения JPL, а создание системы, обеспечивающей его вход в атмосферу Марса и безопасное торможение в ней, в марте 2006 г. было поручено компании Lockheed Martin Space System. Общая стоимость MSL была оценена тогда в 1327 млн $.

Сейчас общая стоимость проекта оценивается в 2476 млн $ - почти вдвое больше, чем пять лет назад. Около 1.8 млрд из общей суммы приходится на разработку КА и научной аппаратуры, остальное - на запуск и управление. Очередная, казалось бы, миссия к Марсу, обошлась почти во столько же, что и все девять пусков между 1992 и 2011 г., и достигла уровня уникальных проектов флагманского класса. И, увы, нельзя не сравнить ее стоимость с расходами на отечественный проект аналогичного уровня сложности «Фобос-Грунт», официально исчисленными в 5 млрд руб - в пятнадцать раз меньше, чем у американцев!

MSL и в самом деле превосходит всех своих предшественников, и не только по сложности, но и просто по отправляемой к Марсу массе. Если Mars Observer «потянул» на 2487 кг, а масса MRO составила 2180 кг, то стартовая масса нового марсианского аппарата равна 3839 кг. Комплекс MSL делится натри основные части:
- перелетная ступень, обеспечивающая полет по траектории от Земли к Марсу, включая коррекции этой траектории, общей массой 539 кг;
- система обеспечения входа в атмосферу, торможения и посадки массой 2401 кг;
- ровер массой 899 кг.

Максимальный диаметр КА (диаметр лобового экрана для торможения в атмосфере Марса) составляет 4.50 м, длина изделия - 2.95 м.

Перелетная ступень выполнена в виде цилиндрического «бублика» диаметром 4.50 м и высотой около 0.90 м с фиксированной солнечной батареей на нижней его части и десятью радиаторами жидкостной системы терморегулирования по периметру. В течение всего полета до Марса она управляется бортовым компьютером ровера, будучи соединена с ним через интерфейсный блок на хвостовом экране десантной части и системы посадочной ступени. Питание ступени осуществляется от шести панелей СБ общей площадью 12.8 м 2 , выдающих 1080 Вт у Марса при наихудшей возможной ориентации, а при необходимости - и от радиоизотопного генератора марсохода. Ступень оснащена звездным датчиком и двумя блоками солнечных датчиков для определения текущей ориентации. На ней имеется два блока по четыре гидразиновых ЖРД MR-111C тягой по 1.1 кгс, обеспечивающих закрутку КА и коррекции траектории перелета. Топливо хранится в двух титановых сферических баках диаметром по 48 см. На перелетной ступени установлена антенна среднего усиления MGA, с помощью которой большую часть полета осуществляется связь с Землей.

Десантный комплекс можно разделить на лобовой экран, хвостовой обтекатель, находящуюся внутри них посадочную ступень и собственно полезный груз - ровер. Все его системы также управляются компьютером марсохода.

Лобовой экран в виде тупого конуса - наибольший из всех подобных изделий для межпланетных аппаратов. Lockheed Martin делала его с учетом опыта по экрану спускаемого аппарата пилотируемого корабля Orion. Композитная конструкция воспринимает механические нагрузки, достигающие 50 тонн, а теплозащиту обеспечивает фенольно-углеродное абляционное покрытие PICA, разработанное Центром Эймса и впервые использованное на возвращаемой капсуле КА Stardust.

На фото Передний лобовой экран и хвостовой обтекатель, именно они будут защищать марсоход при спуске в атмосфере МарсаЫ. Космический центр им. Кеннеди, Флорида.

Биконический хвостовой обтекатель покрыт пробочно-силиконовой теплозащитой типа SLA-561V. На нем смонтированы восемь двигателей управления спуском MR-107U тягой по 30.8 кгс, сбрасываемые балансировочные грузы, парашютная система и три антенны - для связи с Землей в Х-диапазоне и со спутниками Марса на УКВ.

Посадочная ступень MSL, в отличие от всех своих предшественников, несет полезный груз не на себе, а под собой: марсоход крепится к ней пироболтами. Ступень оснащена восемью посадочными двигателями MLE (Mars Landing Engine) - по два на четырех углах платформы. Эти ЖРД регулируемой тяги (до 336 кгс) типа MR-80B работают на гидразине, запас которого - 387 кг - хранится в трех сферических баках. Посадочный радиолокатор с шестью дисковидными антеннами измеряет ориентацию, горизонтальную и вертикальную скорость. Посадочная ступень оснащена приемопередатчиком, усилителем и антеннами X- и УКВ-диапазона.

Ровер Curiosity («Любопытство») получил свое имя в мае 2009 г. по результатам всеамериканского конкурса, который выиграла 12-летняя Клара Ма из городка Ленекса в штате Канзас. Его часто сравнивают с небольшим автомобилем. Действительно, длина ровера без учета манипулятора достигает 3.00 м, ширина - 2.77 м, а высота с мачтой с телекамерами - 2.13 м. Система движения построена сходно с марсоходами MER и имеет в своем составе шесть ведущих колес диаметром 0.51 м с грунтозацепами, причем четыре из них - ориентируемые. Максимальная скорость Curiosity - 4 см/с.

Манипулятор с пятью степенями свободы несет турель массой 33 кг с двумя научными приборами и тремя инструментами для копки грунта, фрезерования камней и дробления образцов.

Ровер питается от расположенного в хвостовой части радиоизотопного генератора типа MMRTG (диаметр 64 см, длина 66 см, масса 45 кг), имеющего в своем составе 4.8 кг радиоактивного изотопа плутония-238. Выделяемое при его распаде тепло преобразуется в электрическую энергию - 110 Вт, или около 2700 Вт-ч за сутки. Минимальный ресурс генератора - 14 лет. Два литий-ионных аккумулятора емкостью по 42 А-ч позволяют накапливать энергию и отдавать ее в те периоды, когда энергопотребление ровера выше средней мощности MMRTG.

Два дублированных бортовых компьютера Curiosity построены на процессоре RAD 750 с тактовой частотой 200 МГц, имеют постоянное запоминающее устройство емкостью 256 кбайт, оперативную память 256 Мбайт и 2 Гбайт флэш-памяти. Для планирования движения и обнаружения опасностей ровер оснащен в общей сложности 12 техническими камерами, в том числе двумя парами навигационных камер NavCam с полем зрения 45° и «картинкой» размером 1024x1024 элемента, а также четырьмя стереопарами контрольных камер HazCam с объективом типа «рыбий глаз» и полем зрения 124°. Эти камеры поровну распределены между двумя компьютерами.

Радиообмен с Землей идет непосредственно через 15-ваттный передатчик и две антенны Х-диапазона (в том числе остронаправленную диаметром 0.3 м) либо через орбитальные ретрансляторы по «местной» УКВ-линии. В первом случае пропускная способность не превышает нескольких килобит в секунду, во втором достигает 0.25 Мбит/с через Mars Odyssey и 2 Мбит/с через MRO. Всего за сутки MSL сможет передавать примерно по 250 Мбит данных.

На верхней панели корпуса ровера закреплены два памятных чипа: один с 1.24 млн имен, присланных в JPL по электронной почте в рамках кампании «Отправь свое имя к Марсу», и второй - с 20000 отсканированными именами людей, увидевших его в JPL и Космическом центре имени Кеннеди.

Основная цель проекта сформулирована так: исследование и описание конкретного района Марса и проверка наличия там в прошлом или настоящем природных условий, благоприятных для существования жизни (вода, энергия, химические ингридиенты). Можно сказать и так: к старому лозунгу марсианских исследований «ищи воду» MSL добавляет новый - «ищи углерод». Биологический потенциал зоны посадки предстоит определить исходя из наличия и количества органических соединений и тех химических элементов, которые являются основой жизни (С, Н, N, О, Р и S), а также путем поиска ее внешних проявлений. Параллельными задачами является описание геологии и геохимии района посадки на всех возможных пространственных масштабах, изучение планетарных процессов, которые могли иметь отношение к жизни в прошлом, а также исследование радиационной обстановки.

Не входят в программу работ поиски самой жизни - ни в виде микроорганизмов, ни путем регистрации биохимических процессов, как пытались сделать в 1976 г. на «Викингах». Однако если MSL докажет потенциальную пригодность исследуемого района для жизни, в дальнейшем могут быть предприняты экспедиции для биологических исследований на месте или для доставки образцов грунта на Землю.

Для решения поставленных задач марсоход Curiosity оснащен комплексом из 10 научных приборов суммарной массой 75 кг, которые подразделяются на обзорные инструменты (размещенные на мачте на высоте около 2 м над грунтом планеты), контактные (выносимые к объекту исследования с помощью манипулятора) и аналитические (для анализа образцов грунта и атмосферы Марса). В эту классификацию не входят десантная камера, работающая на этапе спуска, и приборы радиационного контроля и метеонаблюдений. Кроме того, на лобовом экране спускаемого аппарата установлены датчики для регистрации условий гиперзвукового входа и полета в атмосфере.

Отметим, что ныне работающий на Марсе ровер Opportunity имеет комплект научной аппаратуры общей массой всего 5 кг и масса одного лишь анализатора SAM на борту Curiosity составляет 40 кг.

Камера MastCam в первоначальном варианте проекта была задумана как цифровая стереокамера с двумя объективами, оси которых находятся на высоте 1.97 м над грунтом и разнесены на 24.5 см по горизонтали. Каждый из них должен был иметь переменное фокусное расстояние в пределах от 6.5 до 100 мм, что позволяло вести стереосъемку при любом уровне «зума». Однако в сентябре 2007 г. NASA распорядилось изменить проект в пользу двух камер с фиксированным фокусным расстоянием -100 мм на правом «глазу» и 34 мм на левом. В начале 2010 г., когда они были уже изготовлены, агентство согласилось оплатить компании MSSS первоначальные камеры с зумом с тем условием, что они будут поставлены на борт в случае своевременного изготовления и соответствия заявленным характеристикам. Однако в итоге Curiosity так и остался «разноглазым».

Итак, левая обзорная камера М-34 с фокусным расстоянием 34 мм и светосилой 1:8 имеет поле зрения 15° по вертикали и 18° по горизонтали. Правая камера М-100 с фокусным расстоянием 100 мм и светосилой 1:10 имеет поле зрения 5x6°. Ее разрешение составляет около 7.5 см на дальности 1 км и 0.15 мм на расстоянии 2 м, что позволит использовать М-100 для поиска интересных объектов для исследования. Обе камеры могут фокусироваться на объектах на расстоянии от 1.8 м до бесконечности.

В конструкции обеих камер применен встроенный байеровский фильтр, позволяющий одновременно фиксировать красный, зеленый и синий компонент изображения на приемной матрице фирмы Kodak размером 1600x1200 элементов. Этот режим применяется совместно с широкополосным сменным фильтром; помимо него имеется еще семь фильтров, из которых три (440,525 и 1035 нм) общие для обеих камер, а четыре индивидуальны для каждой из них.

Российская аппаратура , установленная на американском марсоходе Curiosity, работает в штатном режиме, сообщил научный сотрудник Института космических исследований РАН (ИКИ) Максим Литвак, находясь в Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии. Его слова передает РИА «Новости».

Работоспособность нейтронного детектора (ДАН - детектор альбедных нейтронов), разработанного в ИКИ, уже проверили. Первое включение было короткое, потом он также будет включаться и выключаться в соответствии с графиком работы. Российский прибор стал одним из двух «иностранцев» из десяти научных инструментов, установленных на Curiosity. Испанцы для него разработали метеостанцию REMS.

ДАН способен определить на планете содержание водорода, а значит и воды, а также гидратированных минералов. Зоны с большой концентрацией этих веществ наиболее интересны ученым.

Принцип работы нейтронного детектора заключается в том, что он облучает поверхность планеты нейтронами высоких энергий, затем по свойству потока вторичных нейтронов и определяет содержание тех или иных веществ. Он сможет «почувствовать» присутствие воды в грунте, даже если ее содержание там будет минимальным. Примечательно, что специалисты НАСА выбрали для посадки марсохода район, где так мало льда. Это сделано для того, чтобы не заразить Марс земными микроорганизмами.

Такая технология уже была опробована ранее на двух приборах, разработанных в ИКИ. Устройство ХЕНД уже более 10 лет работает на марсианской орбите, на борту зонда «Марс-Одиссей». С помощью него ученые установили, что в высоких широтах планеты присутствует толстый слой льда. А детектор ЛЕНД на борту зонда LRO нашел лед в кратерах у лунных полюсов.

Импульсный нейтронный генератор ДАН-ИНГ, изготовленный во ВНИИ автоматики имени Н.Л.Духова на базе промышленного импульсного генератора, способен выдать примерно 107 импульсов с частотой до 10 раз в секунду по 10 млн частиц в импульсе. Регистрирующий блок ДАН-ДЭ создан в лаборатории космической гамма-спектроскопим И. Г. Митрофанова в ИКИ. В разработке и создании комплекса аппаратуры участвовали также Институт машиноведения имени А.А. Благонравова РАН и Объединенный институт ядерных исследований (Дубна).

ДАН будет проводить измерения вдоль трассы движения марсохода во время длительных стоянок и остановок, чтобы оперативно оценивать содержание воды и гидратированных соединений в грунте. При обнаружении участков с повышенным содержанием воды будут проводиться детальные исследования грунта другими приборами.

М-34 может снять цветную круговую панораму до высоты 60° из 150 кадров примерно за 25 минут. Предусмотрен также режим видеосъемки с шириной кадра 720 пикселов и скоростью 4-7 кадров в секунду, в зависимости от экспозиции. Каждая камера имеет флэш-память объемом 8 Гбайт и собственный блок обработки и сжатия изображений, функционирующий независимо от основного компьютера марсохода. Блоки электроники MastCam и еще двух камер MARDI и MAHLI, также разработанных MSSS, аналогичны.

Новым и очень интересным инструментом MSL является анализатор элементного состава пород ChemCam, расположенный на мачте рядом с камерами. Основная задача ChemCam - выбор среди окружающих ровер пород наиболее интересных для химического анализа. Прибор имеет в своем составе инфракрасный лазер, способный сконцентрировать на определенной точке образца достаточную мощность для испарения его верхнего слоя, и спектрометр для регистрации спектра образовавшейся плазмы. Лазерный импульс продолжительностью 5 нс и мощностью более 1 МВт излучается через телескопическую систему с апертурой 110 мм, которая также служит для приема ответного сигнала и для контрольной съемки образца на матрицу размером 1024x1024.

Излучение испаренного вещества по шестиметровому оптоволоконному кабелю передается на три спектрометра, размещенные в корпусе марсохода, где разлагается на 6144 спектральных канала в диапазоне от 240 до 850 нм. Спектры позволяют определить элементный состав образца, и в первую очередь количество натрия, магния, алюминия, кремния, кальция, калия, титана, марганца, железа, водорода, кислорода, бериллия, лития, стронция, серы, азота и фосфора. Многократная «стрельба» по одной и той же точке улучшает надежность их определения, а также позволяет удалить слой пыли или ржавчины и вести измерения по нижележащему веществу. ChemCam способен оперативно определять содержание в образце кислорода и водорода и однозначно выявлять воду.

Партнером Лос-Аламосской лаборатории в создании ChemCam является французский Институт исследований в области астрофизики и планетологии в Тулузе, поставивший лазер и телескоп. В Лос-Аламосе были изготовлены спектрометры и

Тестирование парашюта.

Спектрометр имеет радиоактивный источник с 0.7 г альфа- и гамма-активного изотопа кюрия 244 Си в составе измерительной головки и блок регистрации «ответного» рентгеновского излучения в корпусе ровера. Этот изотоп имеет период полураспада 18.1 года, а это значит, что быстродействие и чувствительность прибора будут практически неизменными в течение всего срока работы ровера. Детектор APXS размещается на высоте всего 20 мм над объектом, благодаря чему время измерений сокращается втрое.

Прибор определяет содержание элементов в диапазоне от натрия до стронция, включая такие породообразующие компоненты, как натрий, магний, алюминий, кремний, кальций, железо и сера. Высокая чувствительность к сере, хлору и брому позволит ему уверенно определять залежи солей. В режиме «быстрого просмотра», за 10 минут, он может определить элементы с концентрацией до 0.5%, а за трехчасовой сеанс измерений - малые составляющие в количестве до 0.01%. Твердотельный электрический холодильник позволяет использовать детектор не только ночью, как на марсоходах 2003 года, но и днем.

Микроскопическая камера МАНИ предназначена для получения детальных изображений исследуемых образцов и участков грунта. От своего предшественника на роверах MER она отличается цветным «зрением», подсветкой и наличием автофокуса. Разрешение МАНИ при съемке с предельно малого расстояния 21 мм составляет 14 мкм в поле зрения 22x17 мм. Камера оснащена двумя белыми светодиодами для съемки ночью и в тени и двумя светодиодами, излучающими в ультрафиолете (365 нм), для флуоресцирующих материалов. Изображение принимается на матрицу 1600x1200 пикселов.

Рентгеновский диффракционный анализатор CheMin позволяет изучать структуру и состав кристаллических образцов. Масса прибора - 10 кг, объем - примерно 25x25x25 см. Он смонтирован в корпусе ровера и имеет на верхней поверхности воронку со сдвигаемой крышкой для загрузки образцов. Это может быть либо песок, либо порода, предварительно измельченная и просеянная через сито с ячейкой 0.15 мм. Приемное устройство разделено на 32 сектора, в пяти из которых заложены на Земле контрольные образцы, а остальные 27 могут быть использованы, причем многократно, для анализа марсианских пород. На одно измерение требуется примерно 10 часов облучения образца кобальтовым источником. CheMin определяет элементы с атомным номером от 11 (натрий) и выше и минералы, составляющие по крайней мере 3% изучаемого образца. Он также способен определить некристаллические ингредиенты, такие как вулканическое стекло.

Аппаратура SAM, самая сложная и тяжелая на борту MSL, предназначена для поиска органических соединений в количестве до одной части на миллиард и для измерения соотношений изотопов отдельных элементов (в частности, 12 С/ 13 С и 18 O/ 16 O). Исследоваться будут как составляющие атмосферы, так и газы, выделяющиеся из образцов грунта под действием химических агентов и нагрева. Измельченный грунт поступает в прибор через две приемные воронки. Система подачи образцов манипулирует 74 кюветами объемом по 0.78 см 3 , из которых шесть содержат контрольные образцы, девять предназначены для химической обработки, а 59 -из кварцевого стекла - для возгонки. Две «печки» способны нагревать образцы до 1000°С, потребляя при этом всего 40 Вт. Микроклапаны (в количестве 52) обеспечивают перемещение газовых порций, а два вакуумных насоса создают рабочие условия для измерительных устройств.

В составе SAM имеется три аналитических прибора, размещенных в корпусе марсохода. Масс-спектрометр определяет ионизированные газы по молекулярному весу и заряду. Он рассчитан на регистрацию важнейших составляющих живой материи - азота, фосфора, серы, кислорода, водорода и углерода. Лазерный спектрометр использует явление абсорбции света на конкретных длинах волн для определения концентраций метана, углекислого газа и водяного пара и выявления их изотопных вариантов. (Соотношения между изотопами расскажут историю потери Марсом своей атмосферы и климата на планете.) Наконец, газовый хроматограф, созданный французскими специалистами, разделяет газовую смесь и выявляет органические соединения с помощью капиллярной колонки, а затем направляет фракции в масс-спектрометр для более точного определения.

Десантная камера MARDI предназначена для цветной видеосъемки на этапе спуска и приземления с целью привязки района посадки, получения контекстной геологической информации и планирования начального этапа движения ровера. Во время работы на поверхности с ее помощью можно будет снимать грунт непосредственно под днищем марсохода с разрешением до 1.5 мм. MARDI снимает в поле зрения 70x55° на матрицу 1600x1200 пикселов при частоте кадров до 4 в секунду.

Радиационный комплекс RAD представляет собой телескоп с детекторами заряженных частиц, нейтронов и гамма-лучей, приходящих как из атмосферы, так и со стороны поверхности планеты. Измерения уровней солнечного и галактического излучения - по 15 минут в течение каждого часа - позволят сделать выводы о пригодности района работы Curiosity для жизни в настоящее время и в прошлом и, что еще более важно, получить количественные оценки радиационных доз по трассе перелета и на поверхности Марса и необходимого уровня защиты для проектов пилотируемых экспедиционных комплексов. Создание RAD было профинансировано Директоратом исследовательских систем NASA и Германским аэрокосмическим центром.

Испанский метеорологический комплекс REMS включает датчики скорости и направления ветра, атмосферного давления, температуры и влажности, а также инфракрасный датчик температуры грунта и прибор для измерения ультрафиолетового излучения Солнца в шести спектральных полосах. Данные REMS предполагается снимать ежечасно в течение пяти минут.

Научным руководителем всего проекта MSL является Джон Гротцингер (John Grotzinger) из Калифорнийского технологического института.

Кликабельно 6000 рх

Curiosity уже получил 360-градусную панораму Марса. Конечно, панорама не целостная, а состоит из 130 изображений разрешением 144 на 144 пикселя

Перед нами пустыня, голая и безжизненная. Горизонт обозначен кромкой кратера, в центре поднимается пятикилометровая вершина. Прямо у наших ног блестят колеса и панели марсохода. Не пугайтесь: мы в Лондоне, где уникальная Обсерватория данных позволяет геологам перенестись в марсианскую пустыню и работать бок о бок с Curiosity, самым сложным роботом, который когда-либо отправлялся в космос.

Роман Фишман

Светящаяся на мониторах панорама составлена из кадров, присланных марсоходом на Землю. Голубое небо не должно обманывать: на Марсе оно тускло-желтое, но человеческому глазу привычнее оттенки, которые создаются светом, рассеянным нашей земной атмосферой. Поэтому снимки проходят обработку и отображаются в ненатуральных цветах, позволяя спокойно рассмотреть каждый камешек. «Геология — наука полевая, — объяснил нам профессор Имперского колледжа Лондона Санджев Гупта. — Мы любим пройтись по земле с молотком. Налить кофе из термоса, рассмотреть находки и отобрать самое интересное для лаборатории». На Марсе нет ни лабораторий, ни термосов, зато туда геологи отправили Curiosity, своего электронного коллегу. Соседняя планета интригует человечество давно, и чем больше мы ее узнаем, чем чаще обсуждаем будущую колонизацию, тем серьезнее основания для этого любопытства.

Когда-то Земля и Марс были очень похожи. Обе планеты имели океаны жидкой воды и, видимо, достаточно простой органики. И на Марсе, как на Земле, извергались вулканы, клубилась густая атмосфера, однако в один несчастливый момент что-то пошло не так. «Мы стараемся понять, каким было это место миллиарды лет назад и почему оно настолько изменилось, — сказал профессор геологии из Калифорнийского технологического института Джон Грётцингер в одном из интервью. — Мы полагаем, что там была вода, но не знаем, могла ли она поддерживать жизнь. А если могла, то поддерживала ли. Если и так, то неизвестно, сохранились ли хоть какие-то свидетельства в камнях». Выяснить все это и предстояло геологу-марсоходу.

Curiosity регулярно и тщательно фотографируется, позволяя осмотреть себя и оценить общее состояние. Это «селфи» составлено из снимков, сделанных камерой MAHLI. Она расположена на трехсуставном манипуляторе, который при объединении снимков оказался почти не виден. В кадр не попали находящиеся на нем ударная дрель, ковшик для сбора рыхлых образцов, сито для их просеивания и металлические щеточки для очистки камней от пыли. Не видны также камера для макросъемки MAHLI и рентгеновский спектрометр APXS для анализа химического состава образцов.

1. Мощным системам ровера солнечных батарей не хватит, и питание ему обеспечивает радиоизотопный термоэлектрогенератор (РИТЭГ). 4,8 кг диоксида плутония-238 под кожухом ежедневно поставляют 2,5 КВт·ч. Видны лопасти охлаждающего радиатора. 2. Лазер прибора ChemCam выдает по 50−75 наносекундных импульсов, которые испаряют камень на расстоянии до 7 м и позволяют анализировать спектр получившейся плазмы, чтобы установить состав цели. 3. Пара цветных камер MastCam ведет съемку через различные ИК-светофильтры. 4. Метеостанция REMS следит за давлением и ветром, температурой, влажностью и уровнем ультрафиолетового излучения. 5. Манипулятор с комплексом инструментов и приборов (не виден). 6. SAM — газовый хроматограф, масс-спектрометр и лазерный спектрометр для установления состава летучих веществ в испаряемых образцах и в атмосфере. 7. CheMin выясняет состав и минералогию измельченных образцов по картине дифракции рентгеновских лучей. 8. Детектор радиации RAD заработал еще на околоземной орбите и собирал данные на протяжении всего перелета к Марсу. 9. Детектор нейтронов DAN позволяет обнаруживать водород, связанный в молекулах воды. Это российский вклад в работу марсохода. 10. Кожух антенны для связи со спутниками Mars Reconnaissance Orbiter (около 2 Мбит/с) и Mars Odyssey (около 200 Мбит/с). 11. Антенна для прямой связи с Землей в Х-диапазоне (0,5−32 кбит/с). 12. Во время спуска камера MARDI вела цветную съемку с высоким разрешением, позволив детально рассмотреть место посадки. 13. Правая и левая пары черно-белых камер Navcams для построения 3D-моделей ближайшей местности. 14. Панель с чистыми образцами позволяет проверить работу химических анализаторов марсохода. 15. Запасные биты для дрели. 16. В этот лоток ссыпаются подготовленные образцы из ковшика для изучения макрокамерой MAHLI или спектрометром APXS. 17. 20-дюймовые колеса с независимыми приводами, на титановых пружинящих спицах. По следам, оставленным рифлением, можно оценить свойства грунта и следить за движением. Рисунок включает буквы азбуки Морзе — JPL.

Начало экспедиции

Свирепый Марс — несчастливая цель для космонавтики. Начиная с 1960-х к нему отправилось почти полсотни аппаратов, большинство из которых разбилось, отключилось, не сумело выйти на орбиту и навсегда сгинуло в космосе. Однако усилия не были напрасны, и планету изучали не только с орбиты, но даже с помощью нескольких планетоходов. В 1997 году по Марсу проехался 10-килограммовый Sojourner. Легендой стали близнецы Spirit и Opportunity: второй из них героически продолжает работу уже больше 12 лет подряд. Но Curiosity — самый внушительный из них, целая роботизированная лаборатория размером с автомобиль.

6 августа 2012 года спускаемый модуль Curiosity выбросил систему парашютов, которые позволили ему замедлиться в разреженной атмосфере. Сработали восемь реактивных двигателей торможения, и система тросов осторожно опустила марсоход на дно кратера Гейла. Место посадки было выбрано после долгих споров: по словам Санджева Гупты, именно здесь нашлись все условия для того, чтобы лучше узнать геологическое — видимо, весьма бурное — прошлое Марса. Орбитальные съемки указали на наличие глин, появление которых требует присутствия воды и в которых на Земле неплохо сохраняется органика. Высокие склоны горы Шарпа (Эолиды) обещали возможность увидеть слои древних пород. Довольно ровная поверхность выглядела безопасной. Curiosity успешно вышел на связь и обновил программное обеспечение. Часть кода, использовавшегося при перелете и посадке, заменилась новой — из космонавта марсоход окончательно стал геологом.

Год первый: cледы воды

Вскоре геолог «размял ноги» — шесть алюминиевых колес, проверил многочисленные камеры и протестировал оборудование. Его коллеги на Земле рассмотрели точку посадки со всех сторон и выбрали направление. Путь до горы Шарпа должен был занять около года, и за это время предстояло немало работы. Прямой канал связи с Землей не отличается хорошей пропускной способностью, но каждый марсианский день (сол) над марсоходом пролетают орбитальные аппараты. Обмен с ними происходит в тысячи раз быстрее, позволяя ежедневно передавать сотни мегабит данных. Ученые анализируют их в Обсерватории данных, рассматривают снимки на экранах компьютеров, выбирают задачи на следующий сол или сразу на несколько и отправляют код обратно на Марс.

Работая практически на другой планете, многие из них вынуждены сами жить по марсианскому календарю и подстраиваться под чуть более длинные сутки. Сегодня для них — «солдня» (tosol), завтра — «солвтра» (solmorrow), а сутки — просто сол. Так, спустя 40 солов Санджев Гупта выступил с презентацией, на которой объявил: Curiosity движется по руслу древней реки. Мелкая, обточенная водой каменная галька указывала на течение со скоростью около 1 м/с и глубину «по щиколотку или по колено». Позднее были обработаны и данные с прибора DAN, который для Curiosity изготовила команда Игоря Митрофанова из Института космических исследований РАН. Просвечивая грунт нейтронами, детектор показал, что до сих пор на глубине в нем сохраняется до 4% воды. Это, конечно, суше, чем даже в самой сухой из земных пустынь, но в прошлом Марс все-таки был полон влаги, и марсоход мог вычеркнуть этот вопрос из своего списка.

64 экрана высокого разрешения создают панораму охватом 313 градусов: Обсерватория данных KPMG в Имперском колледже Лондона позволяет геологам перенестись прямо в кратер Гейла и работать на Марсе почти так же, как на Земле. «Посмотрите поближе, вот здесь тоже следы воды: озеро было довольно глубоким. Конечно, не таким, как Байкал, но достаточно глубоким», — иллюзия была настолько реальной, что казалось, будто профессор Санджев Гупта перепрыгивал с камня на камень. Мы посетили Обсерваторию данных и пообщались с ученым в рамках мероприятий Года науки и образования Великобритании и России — 2017, организованного Британским советом и посольством Великобритании.

Год второй: cтановится опаснее

Свой первый юбилей на Марсе Curiosity встретил празднично и сыграл мелодию «С днем рожденья тебя», меняя частоту вибраций ковшика на своем тяжелом 2,1-метровом манипуляторе. Ковшиком «роборука» набирает рыхлый грунт, ровняет, просеивает и ссыпает немного в приемники своих химических анализаторов. Бур с полыми сменными битами позволяет работать с твердыми породами, а податливый песок марсоход может разворошить прямо колесами, открыв для своих инструментов внутренние слои. Именно такие эксперименты вскоре принесли довольно неприятный сюрприз: в местном грунте обнаружилось до 5% перхлоратов кальция и магния.

Вещества это не только ядовитые, но и взрывчатые, а перхлорат аммония и вовсе используется как основа твердого ракетного топлива. Перхлораты уже обнаруживались в месте посадки зонда Phoenix, однако теперь выходило, что эти соли на Марсе — явление глобальное. В ледяной бескислородной атмосфере перхлораты стабильны и неопасны, да и концентрации не слишком высоки. Для будущих колонистов перхлораты могут стать полезным источником топлива и серьезной угрозой здоровью. Но для геологов, работающих с Curiosity, они способны поставить крест на шансах обнаружить органику. Анализируя образцы, марсоход нагревает их, а в таких условиях перхлораты быстро разлагают органические соединения. Реакция идет бурно, с горением и дымом, не оставляя различимых следов исходных веществ.

Год третий: у подножия

Однако и органику Curiosity обнаружил — об этом было объявлено позже, после того как на 746-й сол, покрыв в общей сложности 6,9 км, марсоход-геолог добрался до подножия горы Шарпа. «Получив эти данные, я сразу подумал, что нужно все обязательно перепроверить», — сказал Джон Грётцингер. В самом деле, уже когда Curiosity работал на Марсе, выяснилось, что некоторые земные бактерии — такие как Tersicoccus phoenicis — устойчивы к методам уборки чистых комнат. Подсчитали даже, что к моменту запуска на марсоходе должно было остаться от 20 до 40 тыс. устойчивых спор. Никто не может поручиться, что какие-то из них не добрались с ним до горы Шарпа.

Для проверки датчиков имеется на борту и небольшой запас чистых образцов органических веществ в запаянных металлических контейнерах — можно ли стопроцентно уверенно сказать, что они остались герметичными? Однако графики, которые предъявили на пресс-конференции в NASA, сомнений не вызывали: за время работы марсианский геолог зафиксировал несколько резких — сразу в десять раз — скачков содержания метана в атмосфере. Этот газ вполне может иметь и небиологическое происхождение, но главное — когда-то он мог стать источником более сложных органических веществ. Следы их, прежде всего хлорбензол, обнаружились и в грунте Марса.

Годы четвертый и пятый: живые реки

К этому времени Curiosity пробурил уже полтора десятка отверстий, оставив вдоль своего пути идеально круглые 1,6-сантиметровые следы, которые когда-нибудь обозначат туристический маршрут, посвященный его экспедиции. Электромагнитный механизм, заставлявший дрель совершать до 1800 ударов в минуту для работы с самой твердой породой, вышел из строя. Однако изученные выходы глин и кристаллы гематита, слои силикатных шпатов и прорезанные водой русла открывали уже однозначную картину: некогда кратер был озером, в которое спускалась ветвящаяся речная дельта.

Камерам Curiosity теперь открывались склоны горы Шарпа, сам вид которых оставлял мало сомнений в их осадочном происхождении. Слой за слоем, сотнями миллионов лет вода то прибывала, то отступала, нанося породы и оставляя выветриваться в центре кратера, пока не ушла окончательно, собрав целую вершину. «Там, где сейчас возвышается гора, когда-то был бассейн, время от времени заполнявшийся водой», — пояснил Джон Грётцингер. Озеро стратифицировалось по высоте: условия на мелководье и на глубине различались и температурой, и составом. Теоретически это могло обеспечить условия для развития разнообразных реакций и даже микробных форм.

Цвета на трехмерной модели кратера Гейла соответствуют высоте. В центре расположена гора Эолида (Aeolis Mons, 01), которая на 5,5 км возвышается над одноименной равниной (Aeolis Palus, 02) на дне кратера. Отмечено место посадки Curiosity (03), а также долина Фарах (Farah Vallis, 04) — одно из предполагаемых русел древних рек, впадавших в ныне исчезнувшее озеро.

Путешествие продолжается

Экспедиция Curiosity далеко не закончена, да и энергии бортового генератора должно хватить на 14 земных лет работы. Геолог остается в пути уже почти 1750 солов, преодолев больше 16 км и поднявшись по склону на 165 м. Насколько могут заглянуть его инструменты, выше по‑прежнему видны следы осадочных пород древнего озера, но как знать, где они кончаются и на что еще укажут? Робот-геолог продолжает восхождение, а Санджев Гупта и его коллеги уже выбирают место для посадки следующего. Несмотря на гибель спускаемого зонда Schiaparelli, орбитальный модуль TGO в прошлом году благополучно вышел на орбиту, запустив первый этап европейско-российской программы «Экзомарс». Марсоход, который должен стартовать в 2020 году, станет следующим.

Российских приборов в нем будет уже два. Сам робот примерно вдвое легче Curiosity, зато его бур сможет забирать пробы с глубины уже до 2 м, а комплекс приборов Pasteur включит инструменты для прямого поиска следов прошлой — или даже сохранившейся до сих пор — жизни. «У вас есть заветное желание, находка, о которой вы особенно мечтаете?» — спросили мы профессора Гупту. «Безусловно, есть: окаменелость, — ученый ответил не раздумывая. — Но это, конечно, вряд ли произойдет. Если жизнь там и была, то только какие-нибудь микробы… Но ведь, согласитесь, это стало бы чем-то невероятным».

Марсианская научная лаборатория (MSL), и ее главный инструмент – марсоход «Кьюриосити» – самая амбициозная миссия на , которую осуществило NASA. Марсоход опустился на поверхность Марса в 2012 году чтобы выяснить, подходит ли эта планета для жизни. Другая его цель – узнать как можно больше об окружающей среде Красной планеты.

В марте 2018 года «Кьюриосити» отпраздновал юбилей – 2000 марсианских дней он пробыл на Красной планете, постепенно продвигаясь из Кратера Гейл к горе Эолис (в разговорной речи используется название гора Шарп), изучая в процессе геологические свойства Марса. По пути марсоход обнаружил обширные свидетельства существования в прошлом на поверхности Марса жидкой воды, а также признаки глобальных геологических изменений.

Космический внедорожник

Одна из особенностей, которая отличает «Кьюриосити» от его собратьев, – его размер. Марсоход имеет габариты небольшого внедорожника. Это 3 метра 28 сантиметров в длину и около 2.1 метра в высоту. Вес «Curiosity» составляет около 900 килограммов. Колеса имеют диаметр 50,8 см.

Инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА разработали марсоход, способный преодолевать препятствия высотой до 65 см и расстояния около 200 м. в день. Питание аппарата осуществляется от радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), который производит электричество из тепла, выделяемого при радиоактивном распаде плутония-238.

Цели миссии

По утверждению НАСА, «Кьюриосити» имеет четыре основные научные цели :

• Определить, существовала ли в прошлом жизнь на Марсе.
• Охарактеризовать климат Марса.
• Охарактеризовать геологию Марса.
• Подготовиться к посещению Марса человеком.

Эти цели тесно взаимосвязаны. Например, понимание нынешнего климата Марса также поможет определить, смогут ли люди безопасно исследовать его поверхность. Изучение геологии Марса поможет ученым лучше понять, была ли область вблизи места посадки «Кьюриосити» в прошлом пригодной для жизни. Чтобы лучше справиться с этими глобальными целями, НАСА разбило научные задачи на восемь меньших целей: от изучения биологии до геологии планетарных процессов.

Для решения поставленных задач «Кьюриосити» располагает набором специальных инструментов.

Они включают в себя:

• • • Камеры, которые могут фотографировать пейзаж или минералы крупным планом: мачтовая камера (Mastcam), Mars Hand Lens Imager (MAHLI) и Mars Descent Imager (MARDI).
    • Спектрометры, способные охарактеризовать состав минералов на поверхности Красной планеты: рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS), комплекс химия и камера (ChemCam), химический и минералогический рентгеновский дифрактометр/рентгеновский флуоресцентный прибор (CheMin) и прибор для анализа проб в наборе инструментов Mars (SAM).
    • Радиационные детекторы, которые помогут выяснить, как много радиации попадает на поверхность Марса. Это поможет ученым понять, смогут ли люди работать на поверхности планеты – и могли ли микробы там выжить. Включают в себя детектор радиационной оценки (RAD) и детектор нейтронов (DAN).
    • Датчики окружающей среды, необходимые, чтобы наблюдать за погодой – станция мониторинга окружающей среды Rover (REMS).
    • Атмосферный датчик, который в основном использовался при посадке.

  Рискованная посадка

  Марсоход, запущенный с мыса Канаверал, штат Флорида, 26 ноября 2011 года, прибыл на Марс 6 августа 2012 года после рискованной и сложной посадки, которую НАСА окрестило «Семь минут террора». Из-за серьезного веса «Кьюриосити» НАСА пришло к выводу, что предыдущий метод, использовавшийся для посадки марсохода на Красную планету, вероятно, не сработает. Вместо этого аппарат прошел через чрезвычайно сложную последовательность маневров, прежде чем оказался на поверхности.

  После входа в атмосферу Марса и окончание «огненной» фазы посадки, был выпущен сверхзвуковой парашют, необходимый для замедления скорости космического аппарата. Представители НАСА заявили, что парашют должен был выдерживать усилие в 29 480 кг, чтобы снизить скорость падения космического аппарата на поверхность.

  Находясь под парашютом, MSL сбросил нижнюю часть теплозащитного экрана, чтобы получить возможность использовать радар с целью определения своей высоты. Парашют мог замедлить скорость MSL только до 322 км/ч, что было бы слишком много для успешной посадки. Чтобы решить эту проблему, инженеры спроектировали конструкцию, которая отстреливала парашют и использовала ракетные двигатели в заключительной части полета.

  На высоте около 18 метров над поверхностью Марса был развернут посадочный узел MSL. Он опустил марсоход на поверхность, поддерживая свое положение с помощью ракетных двигателей, используя 6 метровые тросы. Опускаясь со скоростью 2,4 км/ч, MSL осторожно коснулся поверхности в Кратере Гейл. Примерно в тот же самый момент посадочный узел разорвал связь и отлетел в сторону, врезавшись в поверхность.

  Инструменты для поиска признаков жизни

  У марсохода есть несколько инструментов для поиска жизни. Среди них – прибор, бомбардирующий поверхность планеты нейтронами, которые будут замедляться, если столкнутся с атомами водорода – одним из элементов составляющих воду.

  Двухметровый внешний манипулятор «Кьюриосити» может собирать образцы с поверхности для проведения их анализа, обнаружения газов, которые входят в их состав, и изучения их для получения информации о том, как образовались марсианские камни и почва.

  Инструмент по анализу проб, если он действительно обнаружит доказательства существования органического материала, сможет перепроверить находку. На лицевой стороне «Curiosity», под крышками из фольги, находятся несколько керамических блоков, наполненных искусственными органическими соединениями.

  «Кьюриосити» может просверлить любой из этих блоков и поместить образец в свою «печку» для измерения его состава. Таким образом исследователи поймут, соответствуют ли признаки наличия органики, обнаруженные на Марсе, тем признакам органики, которые получаются при нагревании образцов, заложенных на марсоходе на Земле. Если признаки совпадут, ученые, скорее всего, посчитают, что их вызвали организмы, прилетевшие на Марс с Земли без билета.

  Камеры с высоким разрешением, установленные на марсоходе, делают фотографии по мере перемещения аппарата, обеспечивая ученых визуальной информацией, которую дает возможность сравнить условия Марса с окружающей средой на Земле.

  В сентябре 2014 года марсоход прибыл к своей научной цели, Горе Шарп (Aeolis Mons). «Кьюриосити» начал тщательно изучать слои на склоне, когда приступил к движению вверх по горе. Цель его состояла в том, чтобы понять, как климат Марса изменился с влажного в далеком прошлом до более сухого и кислотного в наши дни.

  Доказательства жизни: органические молекулы и метан

  Основная задача миссии – определить, подходит ли Марс для жизни. Хотя марсоход и не предназначен для поиска самой жизни, он имеет на своем борту ряд инструментов, которые могут анализировать информацию об окружающей среде.

  Ученые были весьма озадачены в начале 2013 года, когда марсоход передал информацию, показывающую, что на Марсе были условия для существования жизни в прошлом.

  Порошок из первых образцов, которые были получены «Кьюриосити», содержал элементы серу, азот, водород, кислород, фосфор и углерод, которые считаются «строительными блоками» или фундаментальными элементами, необходимыми для поддержания жизни. Хотя их наличие и не свидетельствует о самой жизни, находка все равно была интересна ученым, участвовавшим в миссии.

  «Основной вопрос для этой миссии заключается в том, мог ли Марс поддерживать потенциально обитаемую среду в прошлом», – заявил Майкл Майер, ведущий научный сотрудник Исследовательской программы NASA «Марс». «Из того, что мы знаем сейчас, ответ – «да».

  Ученые также обнаружили огромный всплеск уровня метана на Марсе в конце 2013 года и в начале 2014 года на уровне около 7 частей на миллиард (по сравнению с обычным 0,3 ppb до 0,8 ppb). Это было важной находкой, поскольку в некоторых случаях метан является индикатором существования микробной жизни. Но его наличие также может указывать и на некоторые геологические процессы. В 2016 году команда определила, что выброс метана не был сезонным событием.

  «Кьюриосити» также выполнил первую окончательную идентификацию органических веществ на Марсе, об этом было объявлено в декабре 2014 года. Органические вещества считаются строительными блоками жизни, но не обязательно указывают на ее существование, поскольку они также могут быть созданы посредством химических реакций.

  Изучение окружающей среды

  Помимо выяснения пригодности Марса для проживания, у марсохода есть другие инструменты на борту, предназначенные для того, чтобы узнать больше об окружающей среде Марса. Среди целей для этих инструментов – постоянный мониторинг метеорологических и радиационных условий. Это позволит определить, насколько подходящим будет Марс для возможной пилотируемой миссии.

  Анализатор радиационной обстановки марсоход работает в течение 15 минут каждый час для измерения уровня излучения на поверхности планеты и в ее атмосфере. Ученые, в частности, заинтересованы в измерении «вторичных лучей» – излучения, которое могут генерировать частицы с низкой энергией после попадания в молекулы газа в атмосфере. Гамма-лучи или нейтроны, образующиеся в результате этого процесса, могут представлять риск для человека. Кроме того, ультрафиолетовый датчик, находящийся на «Кьюриосити», также непрерывно отслеживает уровень УФ излучения.

  В декабре 2013 года НАСА определило, что радиационные уровни, измеренные марсоходом, не будут препятствовать пилотируемой миссии на Марс в будущем.

  Станция мониторинга окружающей среды марсохода измеряет скорость ветра и диаграмму его направления, а также определяет температуру и влажность в окружающем воздухе. В 2016 году ученые смогли оценить долгосрочные тенденции изменения атмосферного давления и влажности воздуха на Марсе. Некоторые из этих изменений происходят, когда полярные шапки, состоящие из диоксида углерода, начинают таять весной, выбрасывая огромное количество влаги в атмосферу.

  В июне 2017 года НАСА , что у «Кьюриосити» появилось новое обновление программного обеспечения, которое позволит ему самостоятельно выбирать цели для работы. Обновление, называемое AEGIS, представляет собой первый случай, когда искусственный интеллект был развернут на удаленном космическом аппарате.

  В начале 2018 года «Кьюриосити» отправил на фотографии кристаллов, которые могли образоваться в древних озерах на Марсе. По этому поводу существует множество гипотез, и одна из них заключается в том, что эти кристаллы образуются после того, как соли концентрируются в испаряющемся водяном озере.

  Будущие миссии

  Следует отметить, что марсоход не в одиночку работает на Красной планете. Сопровождает его целая «команда» из других космических аппаратов, созданных разными странами, часто работающих совместно в целях развития науки. Космический орбитальный аппарат NASA «Mars Reconnaissance Orbiter» обеспечивает получение изображений с высоким разрешением поверхности. Еще один спутник NASA под названием MAVEN (миссия Mars Atmosphere и Volatile EvolutioN) исследует атмосферу Марса для изучения атмосферных потерь и других интересных явлений. Другие орбитальные миссии включают в себя «Марс-Экспресс», европейский орбитальный модуль «ExoMars», а также орбитальную миссию Индии.

  В отдаленной перспективе НАСА заявляет об отправке пилотируемой миссии на Марс – возможно, в 2030-х годах. Однако финансирования для проведения этих работ правительство США пока не предусмотрело. Вполне вероятно, что на Марсе окажутся представители частных компаний, например «Space-X». Это означает, что первым общественно – политическим строем колонии на Марсе станет развитый капитализм. Хотя китайцы, учитывая огромное население и необходимость расширения своего жизненного пространства, вполне могут удивить. Как говорится – поживем, увидим…

Вам могут понравиться эти статьи:

• 
• 
  
• 
• 

• ChemCam представляет собой набор инструментов для проведения дистанционного химического анализа различных образцов. Работа проходит следующим образом: лазер проводит серию выстрелов по исследуемому объекту. Затем проводится анализ спектра света, который излучила испарившаяся порода. ChemCam может изучать объекты, расположенные на расстоянии до 7 метров от него. Стоимость прибора составила около 10 миллионов долларов (перерасход 1.5 млн. долл.). В штатном режиме фокусировка лазера на объекте проходит автоматически.
• MastCam: система состоящая из двух камер, и содержит множество спектральных фильтров. Возможно получение снимков в естественных цветах размером 1600 × 1200 пикселей. Видео с разрешением 720p (1280 × 720) снимается с частотой до 10 кадров в секунду и аппаратно сжимается. Первая камера — Medium Angle Camera (MAC), имеет фокусное расстояние в 34 мм и 15 градусное поле зрения, 1 пиксель равен 22 см при расстоянии 1 км.
• Narrow Angle Camera (NAC), имеет фокусное расстояние в 100 мм, 5.1 градусное поле зрения, 1 пиксель равен 7,4 см при расстоянии 1 км. Каждая камера имеет по 8 Гб флеш-памяти, которая способна хранить более 5500 необработанных изображений; имеется поддержка JPEG-сжатия и сжатия без потери качества. В камерах есть функция автоматической фокусировки, которая позволяет им сфокусироваться на объектах, от 2,1 м до бесконечности. Несмотря на наличие у производителя конфигурации с трансфокатором, камеры не имеют зума, поскольку времени для тестирования не оставалось. Каждая камера имеет встроенный фильтр Байера RGB и по 8 переключаемых ИК-фильтров. По сравнению с панорамной камерой, которая стоит на Спирите и Оппортьюнити (MER) и получает чёрно-белые изображения размером 1024 × 1024 пикселя, камера MAC MastCam имеет угловое разрешение в 1,25 раза выше, а камера NAC MastCam — в 3,67 раза выше.
• Mars Hand Lens Imager (MAHLI): Система состоит из камеры, закреплённой на роботизированной «руке» марсохода, используется для получения микроскопических изображений горных пород и грунта. MAHLI может снять изображение размером 1600 × 1200 пикселей и с разрешением до 14,5 мкм на пиксель. MAHLI имеет фокусное расстояние от 18,3 мм до 21,3 мм и поле зрения от 33,8 до 38,5 градусов. MAHLI имеет как белую, так и ультрафиолетовую светодиодную подсветку для работы в темноте или с использованием флуоресцентной подсветки. Ультрафиолетовая подсветка необходима для вызова излучения карбонатных и эвапоритных минералов, наличие которых позволяет говорить о том, что в формировании поверхности Марса принимала участие вода. MAHLI фокусируется на объектах от 1 мм. Система может сделать несколько изображений с акцентом на обработку снимка. MAHLI может сохранить необработанное фото без потери качества или же сделать сжатие JPEG файла.
• MSL Mars Descent Imager (MARDI): Во время спуска на поверхность Марса, MARDI передавал цветное изображение размером 1600 × 1200 пикселей со временем экспозиции в 1,3 мс, камера начала съёмку с расстояния 3,7 км и закончила на расстояния 5 метров от поверхности Марса, снимала цветное изображение с частотой 5 кадров в секунду, съёмка продлилась около 2-ух минут. 1 пиксель равен 1,5 метра на расстоянии 2 км, и 1,5 мм на расстоянии 2 метра, угол обзора камеры — 90 градусов. MARDI содержит 8 Гб встроенной памяти, которая может хранить более 4000 фотографий. Снимки с камеры позволили увидеть окружающий рельеф на месте посадки. JunoCam, построенная для космического аппарата Juno, основана на технологии MARDI.
• Alpha-particle X-ray spectrometer (APXS): Это устройство будет облучать альфа-частицами и сопоставлять спектры в рентгеновских лучах для определения элементного состава породы. APXS является формой Particle-Induced X-ray Emission (PIXE), который ранее использовался в Mars Pathfinder и Mars Exploration Rovers. APXS был разработан Канадским космическим агентством. MacDonald Dettwiler (MDA) — Аэрокосмическая канадская компания, которая строит Canadarm и RADARSAT, несут ответственность за проектирование и строительство APXS. Команда по разработке APXS включает в себя членов из Университета Гвельфов, Университета Нью-Брансуик, Университета Западного Онтарио, НАСА, Университет Калифорнии, Сан-Диего и Корнельского университета.
• Collection and Handling for In-Situ Martian Rock Analysis (CHIMRA): CHIMRA представляет собой ковш 4х7 сантиметров, который зачерпывает грунт. Во внутренних полостях CHIMRA он просеивается через сито с ячейкой 150 микрон, чему помогает работа вибромеханизма, лишнее удаляется, а на просеивание отправляется следующая порция. Всего проходит три этапа забора из ковша и просеивания грунта. В результате остается немного порошка необходимой фракции, который и отправляется в грунтоприемник, на теле ровера, а лишнее выбрасывается. В итоге из всего ковша на анализ поступает слой грунта в 1 мм. Подготовленный порошок изучают приборы CheMin и SAM.
• CheMin: Chemin исследует химический и минералогический состав, с помощью рентгеновского флуоресцентного инструмента и рентгеновской дифракции. CheMin является одним из четырёх спектрометров. CheMin позволяет определить обилие полезных ископаемых на Марсе. Инструмент был разработан Дэвидом Блейком в Ames Research Center НАСА и Jet Propulsion Laboratory НАСА. Марсоход будет бурить горные породы, а полученный порошок будет собран инструментом. Затем рентгеновские лучи, будут направлены на порошок, внутренняя кристаллическая структура полезных ископаемых отразится на дифракционной картине лучей. Дифракция рентгеновских лучей различна для разных минералов, поэтому картина дифракции позволит учёным определить структуру вещества. Информацию о светимости атомов и дифракционную картину будет снимать специально подготовленная E2V CCD-224 матрица размером 600х600 пикселей. У Кьюриосити имеется 27 ячеек для анализа образцов, после изучения одного образца ячейка может быть переиспользована, но анализ проводимый над ней будет иметь меньшую точность из-за загрязнения предыдущим образцом. Таким образом у ровера есть всего 27 попыток для полноценного изучения образцов. Ещё 5 запаянных ячеек хранят образцы с Земли. Они нужны чтобы протестировать работоспособность прибора в марсианских условиях. Для работы прибора нужна температура −60 градусов Цельсия, иначе будут мешать помехи от прибора DAN.
• Sample Analysis at Mars (SAM): Набор инструментов SAM будет анализировать твёрдые образцы, органические вещества и состав атмосферы. Инструмент был разработан: Goddard Space Flight Center, Лаборатория Inter-Universitaire, Французскими CNRS и Honeybee Robotics, наряду со многими другими партнёрами.
• Radiation assessment detector (RAD), «Детектор оценки радиации»: Этот прибор собирает данные для оценки уровня радиационного фона, который будет воздействовать на участников будущих экспедиций к Марсу. Прибор установлен практически в самом «сердце» ровера, и тем самым имитирует астронавта, находящегося внутри космического корабля. RAD был включен первым из научнах инструментов для MSL, ещё на околоземной орбите, и фиксировал радиационный фон внутри аппарата — а затем и внутри ровера во время его работы на поверхности Марса. Он собирает данные об интенсивности облучения двух типов: высокоэнергетических галактических лучей и частиц, испускаемых Солнцем. RAD был разработан в Германии Юго-западным исследовательским институтом (SwRI) внеземной физики в группе Christian-Albrechts-Universität zu Kiel при финансовой поддержке управления Exploration Systems Mission в штаб-квартире НАСА и Германии.
• Dynamic Albedo of Neutrons (DAN): «Динамическое альбедо нейтронов» (ДАН) используется для обнаружения водорода, водяного льда вблизи поверхности Марса, предоставлен Федеральным Космическим Агентством (Роскосмос). Является совместной разработкой НИИ автоматики им. Н. Л. Духова при «Росатоме» (импульсный нейтронный генератор), Института космических исследований РАН (блок детектирования) и Объединённого института ядерных исследований (калибровка). Стоимость разработки прибора составила около 100 млн рублей. Фото прибора. В состав прибора входят импульсный источник нейтронов и приемник нейтронного излучения. Генератор испускает в сторону марсианской поверхности короткие, мощные импульсы нейтронов. Продолжительность импульса составляет около 1 мкс, мощность потока — до 10 млн нейтронов с энергией 14 МэВ за один импульс. Частицы проникают в грунт Марса на глубину до 1 м, где взаимодействуют с ядрами основных породообразующих элементов, в результате чего, замедляются и частично поглощаются. Оставшаяся часть нейтронов отражается и регистрируется приемником. Точные измерения возможны до глубины 50 - 70 см. Помимо активного обследования поверхности Красной планеты, прибор способен вести мониторинг естественного радиационного фона поверхности (пассивное обследование).
• Rover environmental monitoring station (REMS): Комплект метеорологических приборов и ультрафиолетовый датчик предоставило Испанское Министерство Образования и Науки. Исследовательская группа во главе с Хавьером Гомес-Эльвира, Центра Астробиологии (Мадрид) включает Финский Метеорологический институт в качестве партнёра. Установили её на мачту камеры для измерения атмосферного давления, влажности, направления ветра, воздушных и наземных температур, ультрафиолетового излучения. Все датчики расположены в трёх частях: две стрелы присоединены к марсоходу, Remote Sensing Mast (RSM), Ultraviolet Sensor (UVS) находится на верхней мачте марсохода, и Instrument Control Unit (ICU) внутри корпуса. REMS даст новые представления о местном гидрологическом состоянии, о разрушительном влиянии ультрафиолетового излучения, о подземной жизни.
• MSL entry descent and landing instrumentation (MEDLI): Основной целью MEDLI является изучение атмосферной среды. После замедления спускаемого аппарата с марсоходом в плотных слоях атмосферы теплозащитный экран отделился — в этот период были собраны необходимые данные о марсианской атмосфере. Эти данные будут использованы в будущих миссиях, дав возможность определить параметры атмосферы. Также их возможно использовать для изменения конструкции спускаемого аппарата в будущих миссиях на Марс. MEDLI состоит из трёх основных приборов: MEDLI Integrated Sensor Plugs (MISP), Mars Entry Atmospheric Data System (MEADS) и Sensor Support Electronics (SSE).
• Hazard avoidance cameras (Hazcams): Марсоход имеет две пары чёрно-белых навигационных камеры, расположенных по бокам аппарата. Они используются для избежания опасности во время передвижения марсохода и для безопасного наведения манипулятора на камни и почву. Камеры делают 3D изображения (поле зрения каждой камеры — 120 градусов), составляют карту местности впереди марсохода. Составленные карты позволяют марсоходу избежать случайных столкновений и используются программным обеспечением аппарата для выбора необходимого пути преодоления препятствий.
• Navigation cameras (Navcams): Для навигации марсоход использует пару чёрно-белых камер, которые установлены на мачте для слежения за передвижением марсохода. Камеры имеют 45 градусное поле зрения, делают 3D изображения. Их разрешение позволяет видеть объект размером в 2 сантиметра с расстояния 25 метров.