Los descubrimientos más importantes del rover Curiosity

• ChemCam es un conjunto de herramientas para realizar análisis químicos remotos de varias muestras. El trabajo se desarrolla de la siguiente manera: el láser realiza una serie de disparos al objeto en estudio. Luego se analiza el espectro de luz emitido por la roca evaporada. ChemCam puede estudiar objetos ubicados a una distancia de hasta 7 metros de él. El coste del dispositivo fue de unos 10 millones de dólares (un gasto excesivo de 1,5 millones de dólares). En modo normal, el láser enfoca el objeto automáticamente.
• MastCam: un sistema que consta de dos cámaras y contiene muchos filtros espectrales. Es posible tomar fotografías en colores naturales con un tamaño de 1600 × 1200 píxeles. El vídeo con una resolución de 720p (1280 × 720) se graba a hasta 10 fotogramas por segundo y se comprime mediante hardware. La primera cámara es la cámara de ángulo medio (MAC), tiene longitud focal 34 mm y campo de visión de 15 grados, 1 píxel equivale a 22 cm a una distancia de 1 km.
• Cámara de ángulo estrecho (NAC), tiene una distancia focal de 100 mm, un campo de visión de 5,1 grados, 1 píxel equivale a 7,4 cm a una distancia de 1 km. Cada cámara tiene 8 GB de memoria flash, que puede almacenar más de 5500 imágenes sin procesar; Hay soporte para compresión JPEG y compresión sin pérdidas. Las cámaras tienen una función de enfoque automático que les permite enfocar objetos desde 2,1 ma el infinito. A pesar de que el fabricante tiene una configuración de zoom, las cámaras no tienen zoom porque no quedó tiempo para realizar pruebas. Cada cámara tiene un filtro RGB Bayer incorporado y 8 filtros IR conmutables. En comparación con la cámara panorámica del Spirit y Opportunity (MER) que captura imágenes en blanco y negro de 1024 x 1024 píxeles, la MAC MastCam tiene 1,25 veces la resolución angular y la NAC MastCam tiene 3,67 veces la resolución angular.
• Mars Hand Lens Imager (MAHLI): el sistema consta de una cámara montada en el brazo robótico del rover y se utiliza para tomar imágenes microscópicas de rocas y suelo. MAHLI puede capturar una imagen de 1600 × 1200 píxeles y una resolución de hasta 14,5 µm por píxel. MAHLI tiene una distancia focal de 18,3 mm a 21,3 mm y un campo de visión de 33,8 a 38,5 grados. MAHLI tiene iluminación LED blanca y UV para funcionar en la oscuridad o con iluminación fluorescente. La iluminación ultravioleta es necesaria para provocar la emisión de minerales de carbonato y evaporita, cuya presencia sugiere que el agua participó en la formación de la superficie de Marte. MAHLI se centra en objetos tan pequeños como 1 mm. El sistema puede tomar múltiples imágenes con énfasis en el procesamiento de imágenes. MAHLI puede guardar una foto sin editar sin perder calidad o comprimir un archivo JPEG.
• MSL Mars Descent Imager (MARDI): Durante su descenso a la superficie de Marte, MARDI transmitió imagen en color Con un tamaño de 1600 × 1200 píxeles y un tiempo de exposición de 1,3 ms, la cámara comenzó a disparar desde una distancia de 3,7 km y finalizó a una distancia de 5 metros de la superficie de Marte, capturó una imagen en color a una frecuencia de 5 fotogramas por segundo. , el tiroteo duró unos 2 minutos . 1 píxel equivale a 1,5 metros a una distancia de 2 km y 1,5 mm a una distancia de 2 metros, el ángulo de visión de la cámara es de 90 grados. MARDI contiene 8 GB de memoria interna que puede almacenar más de 4000 fotografías. Las imágenes de la cámara permitieron ver el terreno circundante en el lugar de aterrizaje. JunoCam, construida para la nave espacial Juno, se basa en tecnología MARDI.
• Espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS): este dispositivo irradiará partículas alfa y comparará espectros de rayos X para determinar la composición elemental de la roca. APXS es ​​una forma de emisión de rayos X inducida por partículas (PIXE), que se utilizó anteriormente en Mars Pathfinder y Mars Exploration Rovers. APXS fue desarrollado por la Agencia Espacial Canadiense. MacDonald Dettwiler (MDA) - La empresa aeroespacial canadiense que construye Canadarm y RADARSAT es responsable del diseño y construcción de APXS. El equipo de desarrollo de APXS incluye miembros de la Universidad de Guelph, la Universidad de New Brunswick, la Universidad de Western Ontario, la NASA, la Universidad de California, San Diego y la Universidad de Cornell.
• Recolección y manipulación para análisis de rocas marcianas in situ (CHIMRA): CHIMRA es un cubo de 4x7 centímetros que recoge tierra. En las cavidades internas de CHIMRA se tamiza a través de un tamiz con una celda de 150 micrones, en lo que ayuda el funcionamiento de un mecanismo vibratorio, se elimina el exceso y la siguiente porción se envía a tamizar. En total, hay tres etapas de muestreo del balde y tamizado del suelo. Como resultado, queda un poco de polvo de la fracción requerida, que se envía al recipiente de tierra situado en el cuerpo del vehículo y el exceso se desecha. Como resultado, se obtiene una capa de suelo de 1 mm de todo el cubo para su análisis. El polvo preparado se estudia con los aparatos CheMin y SAM.
• CheMin: Chemin examina la composición química y mineralógica mediante fluorescencia de rayos X y difracción de rayos X. CheMin es uno de los cuatro espectrómetros. CheMin permite determinar la abundancia de minerales en Marte. El instrumento fue desarrollado por David Blake en el Centro de Investigación Ames de la NASA y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. El rover perforará rocas y el instrumento recogerá el polvo resultante. Luego los rayos X se dirigirán al polvo, la estructura cristalina interna de los minerales se reflejará en el patrón de difracción de los rayos. La difracción de rayos X varía entre los minerales, por lo que el patrón de difracción permitirá a los científicos determinar la estructura de una sustancia. La información sobre la luminosidad de los átomos y el patrón de difracción será capturada por una matriz E2V CCD-224 especialmente preparada que mide 600x600 píxeles. Curiosity tiene 27 celdas para analizar muestras; después de estudiar una muestra, la celda se puede reutilizar, pero el análisis realizado en ella tendrá menos precisión debido a la contaminación de la muestra anterior. Por lo tanto, el rover sólo tiene 27 intentos para estudiar completamente las muestras. Otras cinco celdas selladas almacenan muestras de la Tierra. Son necesarios para probar el rendimiento del dispositivo en condiciones marcianas. El dispositivo requiere una temperatura de -60 grados Celsius para funcionar; de lo contrario, se producirán interferencias del dispositivo DAN.
• Análisis de muestras en Marte (SAM): el conjunto de instrumentos SAM analizará muestras sólidas, materia orgánica y composición atmosférica. La herramienta fue desarrollada por: el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, el Laboratorio Interuniversitario, el CNRS francés y Honeybee Robotics, junto con muchos otros socios.
• Detector de evaluación de radiación (RAD): este dispositivo recopila datos para estimar el nivel de radiación de fondo que afectará a los participantes en futuras expediciones a Marte. El dispositivo está instalado casi en el "corazón" del rover y simula así un astronauta en su interior. astronave. El RAD fue el primero de los instrumentos científicos del MSL que se encendió mientras aún estaba en órbita terrestre y registró la radiación de fondo dentro del dispositivo y luego dentro del rover durante su trabajo en la superficie de Marte. Recoge datos sobre la intensidad de la radiación de dos tipos: rayos galácticos de alta energía y partículas emitidas por el Sol. RAD fue desarrollado en Alemania por el Instituto de Investigación del Suroeste (SwRI) para Física Extraterrestre en el grupo Christian-Albrechts-Universität zu Kiel en apoyo financiero Control de misión de sistemas de exploración en la sede de la NASA y Alemania.
• Albedo dinámico de neutrones (DAN): El albedo dinámico de neutrones (DAN) se utiliza para detectar hidrógeno, hielo de agua cerca de la superficie de Marte, proporcionado por la Agencia Espacial Federal (Roscosmos). Es un desarrollo conjunto del Instituto de Investigación en Automatización que lleva su nombre. N.L. Dukhov en Rosatom (generador de impulsos de neutrones), el Instituto de Investigaciones Espaciales de la Academia de Ciencias de Rusia (unidad de detección) y el Instituto Conjunto de Investigaciones Nucleares (calibración). El coste de desarrollo del dispositivo fue de unos 100 millones de rublos. Foto del dispositivo. El dispositivo incluye una fuente de neutrones pulsados ​​y un receptor de radiación de neutrones. El generador emite breves y potentes pulsos de neutrones hacia la superficie marciana. La duración del pulso es de aproximadamente 1 μs, la potencia del flujo es de hasta 10 millones de neutrones con una energía de 14 MeV por pulso. Las partículas penetran en el suelo de Marte hasta una profundidad de 1 m, donde interactúan con los núcleos de los principales elementos formadores de rocas, por lo que se ralentizan y son parcialmente absorbidas. La parte restante de los neutrones es reflejada y registrada por el receptor. Es posible realizar mediciones precisas hasta una profundidad de 50 a 70 cm. Además de estudiar activamente la superficie del Planeta Rojo, el dispositivo es capaz de controlar el fondo de radiación natural de la superficie (estudio pasivo).
• Estación móvil de vigilancia ambiental (REMS): El Ministerio de Educación y Ciencia de España proporcionó un conjunto de instrumentos meteorológicos y un sensor ultravioleta. El equipo de investigación, liderado por Javier Gómez-Elvira, del Centro de Astrobiología (Madrid) cuenta como socio con el Instituto Meteorológico de Finlandia. Lo instalamos en el mástil de la cámara para realizar mediciones. presión atmosférica, humedad, dirección del viento, temperaturas del aire y del suelo, radiación ultravioleta. Todos los sensores están ubicados en tres partes: dos brazos unidos al rover, el mástil de detección remota (RSM), el sensor ultravioleta (UVS) ubicado en el mástil superior del rover y la unidad de control de instrumentos (ICU) dentro del cuerpo. REMS proporcionará nuevos conocimientos sobre el estado hidrológico local, los efectos destructivos de la radiación ultravioleta y la vida subterránea.
• Instrumentación de aterrizaje y descenso de entrada MSL (MEDLI): El objetivo principal de MEDLI es estudiar el entorno atmosférico. Después de que el vehículo de descenso con el rover se detuviera en capas densas de la atmósfera y se separara el escudo térmico, durante este período se recogieron los datos necesarios sobre la atmósfera marciana; Estos datos se utilizarán en futuras misiones y permitirán determinar parámetros atmosféricos. También se podrán utilizar para cambiar el diseño del módulo de aterrizaje en futuras misiones a Marte. MEDLI consta de tres instrumentos principales: MEDLI Integrated Sensor Plugs (MISP), Mars Entry Atmospheric Data System (MEADS) y Sensor Support Electronics (SSE).
• Cámaras para evitar peligros (Hazcams): el rover tiene dos pares de cámaras de navegación en blanco y negro ubicadas a los lados del vehículo. Se utilizan para evitar peligros mientras el rover está en movimiento y para apuntar con seguridad el manipulador hacia rocas y suelo. Las cámaras toman imágenes en 3D (el campo de visión de cada cámara es de 120 grados) y crean un mapa del área frente al rover. Los mapas compilados permiten al rover evitar colisiones accidentales y se utilizan software dispositivo para seleccionar el camino requerido para superar los obstáculos.
• Cámaras de navegación (Navcams): para la navegación, el rover utiliza un par de cámaras en blanco y negro que están montadas en un mástil para rastrear los movimientos del rover. Las cámaras tienen un campo de visión de 45 grados y toman imágenes en 3D. Su resolución permite ver un objeto de 2 centímetros de tamaño desde una distancia de 25 metros.

El rover Curiosity ha recorrido un largo camino. Para llegar al Planeta Rojo tuvo que recorrer 567 millones de kilómetros en 8 meses. Y el 6 de agosto de 2012 aterrizó en la zona del cráter Gale.
Durante sus años en Marte, Curiosity envió 468.926 imágenes a la Tierra, disparó láseres, perforó y realizó innumerables trabajos. diferentes instrumentos. El rover hizo muchos descubrimientos interesantes, en particular, sus datos ayudaron a establecer que hace miles de millones de años existían en Marte condiciones favorables para la vida microbiana.

Imágenes del rover Curiosity y noticias del Planeta Rojo de los últimos años.

2. Desde lejos, la superficie de Marte aparece de color rojo rojizo debido al polvo rojo contenido en la atmósfera. De cerca, el color es marrón amarillento con una mezcla de dorado, marrón, marrón rojizo e incluso verde, dependiendo del color de los minerales del planeta. En la antigüedad, la gente distinguía fácilmente a Marte de otros planetas, lo asociaba con la guerra y creaba todo tipo de leyendas. Los egipcios llamaban a Marte "Har Decher", que significa "rojo". (Foto de JPL-Caltech | MSSS | NASA):

3. Al rover Curiosity le encanta tomarse selfies. ¿Cómo hace esto si no hay nadie que lo saque del costado?

El rover tiene cuatro cámaras en color, cada una con un conjunto de ópticas diferente, pero solo una de ellas es adecuada para selfies. El brazo automático, llamado MAHLI, tiene 5 grados de libertad, lo que le da a la cámara una flexibilidad significativa y le permite "volar" el rover de Marte desde todos los lados. El movimiento de este brazo de cámara está controlado por un especialista en la Tierra. La tarea principal es seguir una determinada secuencia de movimientos del brazo automático para que la cámara pueda tomar un número suficiente de fotografías para la posterior unión del panorama. El escenario para preparar cada uno de estos selfies se prueba por primera vez en la Tierra en un módulo de prueba especial llamado Maggie. (Foto de la NASA):

4. Atardecer marciano, 15 de abril de 2015. Al mediodía, el cielo de Marte es de color amarillo anaranjado. La razón de tales diferencias con gama de colores El cielo de la Tierra: las propiedades de la fina y enrarecida atmósfera de Marte que contiene polvo en suspensión. En Marte, la dispersión de rayos Rayleigh (que en la Tierra es la causa color azul cielo) juega un papel menor, su efecto es débil, pero aparece en forma de un resplandor azul al amanecer y al atardecer, cuando la luz atraviesa una capa de aire más espesa. (Foto de JPL-Caltech | MSSS | Texas A&M Univ vía Getty | NASA):

5. Ruedas del rover de Marte 9 de septiembre de 2012. (Foto de JPL-Caltech | Malin Space Science Systems | NASA):

6. Y esta es una foto tomada el 18 de abril de 2016. Se puede ver lo desgastados que están los “zapatos” del trabajador. Desde agosto de 2012 hasta enero del año pasado rover curiosidad caminó 15,26 km. (Foto de JPL-Caltech MSSS | NASA):

7. Seguimos mirando fotografías del rover Curiosity. La duna de Namib es una zona de arena oscura formada por dunas al noroeste del monte Sharp. (Foto de JPL-Caltech | NASA):

8. Dos tercios de la superficie de Marte están ocupados por zonas claras llamadas continentes, aproximadamente un tercio son zonas oscuras llamadas mares. Y esta es la base del monte Sharp.

Sharp es una montaña marciana ubicada en el cráter Gale. La altura de la montaña es de unos 5 kilómetros. En Marte también se encuentra la montaña más alta del sistema solar: el extinto volcán Olimpo con una altura de 26 km. El diámetro del Olimpo es de unos 540 km. (Foto de JPL-Caltech | MSSS | NASA):

9. Foto del orbitador, aquí se ve el rover. (Foto de JPL-Caltech | Univ. de Arizona | NASA):

10. ¿Cómo se formó esta inusual colina Ireson en Marte? Su historia se ha convertido en objeto de investigación. Su forma y estructura bicolor la convierten en una de las colinas más inusuales por las que ha pasado el rover robótico. Alcanza una altura de unos 5 metros y el tamaño de su base es de unos 15 metros. (Foto de JPL-Caltech | MSSS | NASA0:

11. Así se ven las “huellas” del rover en Marte. (Foto de JPL-Caltech | NASA):

12. Los hemisferios de Marte difieren mucho en la naturaleza de su superficie. En el hemisferio sur, la superficie está entre 1 y 2 km por encima de la media y está densamente salpicada de cráteres. Esta parte de Marte se parece a los continentes lunares. en el norte mayoría La superficie es inferior a la media, hay pocos cráteres y la mayor parte está ocupada por llanuras relativamente lisas, probablemente formadas como resultado de inundaciones de lava y erosión. (Foto de JPL-Caltech | MSSS | NASA):

13. En primer plano, a unos tres kilómetros del rover, hay una larga cresta repleta de óxido de hierro. (Foto de JPL-Caltech | MSSS | NASA):

14. Una mirada al camino recorrido por el rover, 9 de febrero de 2014. (Foto de JPL-Caltech | MSSS | NASA):

15. El agujero perforado por el rover Curiosity. Este color de la roca debajo de la superficie roja no es inmediatamente obvio. El taladro del rover es capaz de perforar la piedra con un diámetro de 1,6 cm y una profundidad de 5 cm. Las muestras extraídas con el manipulador también pueden examinarse con los instrumentos SAM y CheMin situados en la parte delantera del cuerpo del rover. (Foto de JPL-Caltech | MSSS | NASA):

16. Otra selfie, la más reciente, tomada el 23 de enero de 2018. (Foto de NASA | JPL-Caltech | MSSS):

Entonces, ¿cómo puedes comunicarte con un rover en Marte? Piénselo: incluso cuando Marte está a su distancia más corta de la Tierra, ¡la señal necesita viajar cincuenta y cinco millones de kilómetros! Esta es realmente una distancia enorme. Pero, ¿cómo consigue un pequeño y solitario rover transmitir sus datos científicos y sus hermosas imágenes a todo color hasta el momento y en tales cantidades? En una primera aproximación, se parece a esto (me esforcé mucho, de verdad):

Entonces, en el proceso de transmisión de información, generalmente participan tres "figuras" clave: uno de los centros de comunicación espacial en la Tierra, uno de los satélites artificiales de Marte y, de hecho, el propio rover. Comencemos con la vieja Tierra y hablemos de los centros de comunicación espacial DSN (Deep Space Network).

Estaciones de comunicación espacial

Cualquiera de las misiones espaciales de la NASA está diseñada para garantizar que la comunicación con la nave espacial debe ser posible las 24 horas del día (o al menos siempre que sea posible) en principio). Dado que, como sabemos, la Tierra gira bastante rápido alrededor de su propio eje, para garantizar la continuidad de la señal, se necesitan varios puntos para recibir/transmitir datos. Estos son exactamente los puntos que son las estaciones DSN. Están ubicados en tres continentes y están separados entre sí por aproximadamente 120 grados de longitud, lo que les permite superponer parcialmente las áreas de cobertura de cada uno y, gracias a esto, “guiar” las naves espaciales las 24 horas del día. Para ello, cuando una nave espacial sale del área de cobertura de una de las estaciones, su señal se transfiere a otra.

Uno de los complejos DSN está ubicado en Estados Unidos (complejo Goldstone), el segundo en España (a unos 60 kilómetros de Madrid) y el tercero en Australia (a unos 40 kilómetros de Canberra).

Cada uno de estos complejos tiene su propio conjunto de antenas, pero en términos de funcionalidad los tres centros son aproximadamente iguales. Las antenas en sí se llaman DSS (Estaciones Espaciales Profundas) y tienen su propia numeración: las antenas en los EE. UU. están numeradas 1X-2X, las antenas en Australia - 3X-4X y en España - 5X-6X. Entonces, si escucha "DSS53" en alguna parte, puede estar seguro de que estamos hablando de sobre una de las antenas españolas.

El complejo de Canberra se utiliza con mayor frecuencia para comunicarse con los rovers de Marte, así que hablemos de ello con un poco más de detalle.

El complejo tiene su propio sitio web, donde puedes encontrar bastante informacion interesante. Por ejemplo, muy pronto, el 13 de abril de este año, la antena DSS43 cumplirá 40 años.

En total, la estación de Canberra tiene actualmente tres antenas activas: DSS-34 (34 metros de diámetro), DSS-43 (unos impresionantes 70 metros) y DSS-45 (nuevamente 34 metros). Eso sí, a lo largo de los años de funcionamiento del centro se fueron utilizando otras antenas, que por diversos motivos quedaron fuera de servicio. Por ejemplo, la primera antena, DSS42, fue retirada en diciembre de 2000, y DSS33 (11 metros de diámetro) fue dada de baja en febrero de 2002, tras lo cual fue transportada a Noruega en 2009 para continuar su trabajo como instrumento para estudiar la atmósfera. .

La primera de las antenas en funcionamiento mencionadas, DSS34, fue construido en 1997 y se convirtió en el primer representante de una nueva generación de estos dispositivos. Su característica distintiva es que el equipo para recibir/transmitir y procesar la señal no se encuentra directamente en el plato, sino en la habitación debajo de él. Esto hizo que el plato fuera mucho más liviano y también permitió dar servicio al equipo sin detener el funcionamiento de la antena. DSS34 es una antena reflectora, su diagrama de funcionamiento se parece a este:

Como puede ver, debajo de la antena hay una sala en la que se realiza todo el procesamiento de la señal recibida. Para la antena real, esta habitación está bajo tierra, por lo que no la verás en las fotos.

DSS34, en el que se puede hacer clic

Transmisión:

• Banda X (7145-7190 MHz)
• Banda S (2025-2120 MHz)

Recepción:

• Banda X (8400-8500 MHz)
• Banda S (2200-2300 MHz)
• Banda Ka (31,8-32,3 GHz)

Precisión de posicionamiento: Velocidad de giro:

• 2,0°/seg

Resistencia al viento:

• Viento constante 72 km/h
• Ráfagas +88km/h

DSS43(que está a punto de celebrar su aniversario) es un ejemplo mucho más antiguo, construido entre 1969 y 1973 y modernizado en 1987. DSS43 es la antena parabólica móvil más grande del hemisferio sur de nuestro planeta. La enorme estructura, que pesa más de 3.000 toneladas, gira sobre una película de aceite de aproximadamente 0,17 milímetros de espesor. La superficie del plato consta de 1272 paneles de aluminio, y tiene una superficie de 4180 metros cuadrados.

DSS43, en el que se puede hacer clic

algunas características técnicas

Transmisión:

• Banda X (7145-7190 MHz)
• Banda S (2025-2120 MHz)

Recepción:

• Banda X (8400-8500 MHz)
• Banda S (2200-2300 MHz)
• Banda L (1626-1708 MHz)
• Banda K (12,5 GHz)
• Banda Ku (18-26 GHz)

Precisión de posicionamiento:

• dentro de 0,005° (precisión de apuntar al punto del cielo)
• dentro de 0,25 mm (precisión del movimiento de la propia antena)

Velocidad de giro:

• 0,25°/seg

Resistencia al viento:

• Viento constante 72 km/h
• Ráfagas +88km/h
• Velocidad máxima estimada - 160 km/h

DSS45. Esta antena se completó en 1986 y originalmente estaba destinada a comunicarse con la Voyager 2, que estudiaba Urano. Gira sobre una base redonda de 19,6 metros de diámetro, mediante 4 ruedas, dos de las cuales son motrices.

DSS45, en el que se puede hacer clic

algunas características técnicas

Transmisión:

• Banda X (7145-7190 MHz)

Recepción:

• Banda X (8400-8500 MHz)
• Banda S (2200-2300 MHz)

Precisión de posicionamiento:

• dentro de 0,015° (precisión de apuntar al punto del cielo)
• dentro de 0,25 mm (precisión del movimiento de la propia antena)

Velocidad de giro:

• 0,8°/seg

Resistencia al viento:

• Viento constante 72 km/h
• Ráfagas +88km/h
• Velocidad máxima estimada - 160 km/h

Si hablamos de la estación de comunicaciones espaciales en su conjunto, podemos distinguir cuatro tareas principales que debe realizar:
Telemetria- recibir, decodificar y procesar datos de telemetría procedentes de naves espaciales. Normalmente, estos datos consisten en información científica y de ingeniería transmitida a través de un enlace de radio. El sistema de telemetría recibe datos, monitorea sus cambios y el cumplimiento de la norma, y ​​los transmite a sistemas de validación o centros científicos que los procesan.
Seguimiento- el sistema de seguimiento debe proporcionar la posibilidad de comunicación bidireccional entre la Tierra y la nave espacial, y realizar cálculos de su ubicación y vector de velocidad para el correcto posicionamiento del satélite.
Control- brinda a los especialistas la oportunidad de transmitir comandos de control a la nave espacial.
Seguimiento y control- le permite controlar y gestionar los sistemas del propio DSN

Vale la pena señalar que la estación australiana actualmente da servicio a unas 45 naves espaciales, por lo que su horario de funcionamiento está estrictamente regulado y no es tan fácil conseguir tiempo adicional. Cada antena también tiene viabilidad técnica Da servicio a hasta dos dispositivos diferentes simultáneamente.

Así, los datos que deben transmitirse al rover se envían a la estación DSN, desde donde emprenden su corto viaje espacial (de 5 a 20 minutos) hacia el Planeta Rojo. Pasemos ahora al propio rover. ¿Qué medios de comunicación tiene?

Curiosidad

Curiosity está equipado con tres antenas, cada una de las cuales puede usarse para recibir y transmitir información. Se trata de antenas UHF, LGA y HGA. Todos ellos están ubicados en la “parte trasera” del rover, en diferentes lugares.

HGA - Antena de alta ganancia
MGA - Antena de ganancia media
LGA - Antena de baja ganancia
UHF - Frecuencia ultraalta
Dado que las abreviaturas HGA, MGA y LGA ya contienen la palabra antena, no les volveré a atribuir esta palabra, a diferencia de la abreviatura UHF.

Estamos interesados ​​en RUHF, RLGA y antena de alta ganancia.

La antena UHF es la más utilizada. Con su ayuda, el rover puede transmitir datos a través de los satélites MRO y Odyssey (de los que hablaremos más adelante) a una frecuencia de unos 400 megahercios. El uso de satélites para la transmisión de señales es preferible debido a que están en el campo de visión de las estaciones DSN durante mucho más tiempo que el propio rover, que se encuentra solo en la superficie de Marte. Además, al estar mucho más cerca del rover, este último necesita gastar menos energía para transmitir datos. Las velocidades de transferencia pueden alcanzar los 256 kbps para Odyssey y hasta 2 Mbps para MRO. B oh La mayor parte de la información procedente del Curiosity pasa a través del satélite MRO. La antena UHF está ubicada en la parte trasera del rover y parece un cilindro gris.

Curiosity también tiene un HGA, que puede utilizar para recibir comandos directamente desde la Tierra. Esta antena es móvil (puede apuntar hacia la Tierra), es decir, para utilizarla el rover no necesita cambiar de ubicación, basta con girar el HGA en la dirección deseada, y esto permite ahorrar energía. El HGA está montado aproximadamente en el centro del lado izquierdo del rover y es un hexágono con un diámetro de unos 30 centímetros. HGA puede transmitir datos directamente a la Tierra a velocidades de aproximadamente 160 bps en antenas de 34 metros, o hasta 800 bps en antenas de 70 metros.

Finalmente, la tercera antena es la denominada LGA.
Envía y recibe señales en cualquier dirección. LGA opera en la banda X (7-8 GHz). Sin embargo, la potencia de esta antena es bastante baja y la velocidad de transmisión deja mucho que desear. Debido a esto, se utiliza principalmente para recibir información en lugar de transmitirla.
En la foto, LGA es la torreta blanca en primer plano.
Al fondo se ve una antena UHF.

Vale la pena señalar que el rover genera gran cantidad datos científicos y no siempre es posible enviarlos todos. Los expertos de la NASA priorizan lo importante: la información con mayor prioridad se transmitirá primero y la información con menor prioridad esperará hasta la siguiente ventana de comunicación. A veces es necesario eliminar por completo algunos de los datos menos importantes.

Satélites Odyssey y MRO

Entonces, descubrimos que normalmente para comunicarse con Curiosity se necesita un "enlace intermedio" en forma de uno de los satélites. Esto permite aumentar el tiempo durante el cual es posible la comunicación con Curiosity y también aumenta la velocidad de transmisión, ya que las antenas de satélite más potentes pueden transmitir datos a la Tierra a una velocidad mucho mayor.

Cada uno de los satélites tiene dos ventanas de comunicación con el rover cada sol. Normalmente estos periodos son bastante cortos: sólo unos minutos. En caso de emergencia, Curiosity también podría ponerse en contacto con el satélite Mars Express Orbiter de la Agencia Espacial Europea.

Odisea de Marte

Odisea de Marte
El satélite Mars Odyssey fue lanzado en 2001 y originalmente estaba destinado a estudiar la estructura del planeta y buscar minerales. El satélite tiene unas dimensiones de 2,2x2,6x1,7 metros y una masa de más de 700 kilogramos. La altitud de su órbita oscila entre 370 y 444 kilómetros. Este satélite ha sido ampliamente utilizado por anteriores exploradores de Marte: alrededor del 85 por ciento de los datos recibidos del Spirit y Opportunity se transmitieron a través de él. Odyssey puede comunicarse con Curiosity en el rango UHF. En cuanto a comunicaciones, cuenta con antena HGA, MGA (antena de ganancia media), LGA y UHF. Básicamente, para transmitir datos a la Tierra se utiliza HGA, que tiene un diámetro de 1,3 metros. La transmisión se realiza a una frecuencia de 8406 MHz y la recepción de datos se realiza a una frecuencia de 7155 MHz. El tamaño angular del haz es de aproximadamente dos grados.

Ubicación del instrumento satelital

La comunicación con los rovers se realiza mediante una antena UHF en frecuencias de 437 MHz (transmisión) y 401 MHz (recepción), la velocidad de intercambio de datos puede ser de 8, 32, 128 o 256 kbps.

Orbitador de reconocimiento de Marte

MRO

En 2006, al satélite Odyssey se unió el MRO - Mars Reconnaissance Orbiter, que hoy es el principal interlocutor del Curiosity.
Sin embargo, además del trabajo de un operador de comunicaciones, el MRO tiene un impresionante arsenal de instrumentos científicos y, lo más interesante, está equipado con una cámara HiRISE, que es esencialmente un telescopio reflector. Situado a una altitud de 300 kilómetros, HiRISE puede tomar imágenes con una resolución de hasta 0,3 metros por píxel (en comparación, las imágenes satelitales de la Tierra suelen estar disponibles con una resolución de aproximadamente 0,5 metros por píxel). MRO también puede crear pares estéreo de superficies con una precisión asombrosa de 0,25 metros. Le recomiendo encarecidamente que consulte al menos algunas de las imágenes disponibles, como . ¿Cuánto vale, por ejemplo, esta imagen del cráter Victoria (en la que se puede hacer clic, el original pesa unos 5 megabytes):

Sugiero que los más atentos busquen el rover Opportunity en la imagen ;)

respuesta (se puede hacer clic)

Tenga en cuenta que la mayoría de las fotografías en color se toman en un rango extendido, por lo que si se encuentra con una fotografía en la que parte de la superficie es de color azul verdoso brillante, no se apresure a lanzar teorías de conspiración;) Pero puede estar seguro de que en diferentes Las fotografías de las mismas razas tendrán el mismo color. Sin embargo, volvamos a los sistemas de comunicación.

MRO está equipado con cuatro antenas, que tienen el mismo propósito que las antenas del rover: una antena UHF, una HGA y dos LGA. La antena principal utilizada por el satélite, HGA, tiene un diámetro de tres metros y opera en la banda X. Esto es lo que se utiliza para transmitir datos a la Tierra. El HGA también está equipado con un amplificador de señal de 100 vatios.

1 - HGA, 3 - UHF, 10 - LGA (ambos LGA están montados directamente en el HGA)

Curiosity y MRO se comunican mediante una antena UHF, la ventana de comunicación se abre dos veces por sol y dura aproximadamente de 6 a 9 minutos. MRO asigna 5 GB por día de datos recibidos de los rovers y los almacena hasta que está a la vista de una de las estaciones DSN en la Tierra, después de lo cual transmite los datos allí. La transferencia de datos al móvil se realiza según el mismo principio. Se asignan 30 MB/sol para almacenar comandos que deben transmitirse al móvil.

Las estaciones DSN realizan MRO 16 horas al día (las 8 horas restantes el satélite está con reverso Marte, y no puede intercambiar datos, ya que está cerrado por el planeta), 10-11 de los cuales transmite datos a la Tierra. Normalmente, el satélite opera con la antena DSN de 70 metros tres días a la semana y dos veces con la antena de 34 metros (desafortunadamente, no está claro qué hace los dos días restantes, pero es poco probable que tenga días libres). ). La velocidad de transmisión puede variar de 0,5 a 4 megabits por segundo: disminuye a medida que Marte se aleja de la Tierra y aumenta a medida que los dos planetas se acercan. Ahora (en el momento de la publicación del artículo) la Tierra y Marte están casi a su distancia máxima entre sí, por lo que la velocidad de transmisión probablemente no sea muy alta.

La NASA afirma (hay un widget especial en el sitio web del satélite) que durante toda su operación, MRO transmitió más de 187 terabits (!) de datos a la Tierra; esto es más que todos los dispositivos enviados al espacio antes de su combinación.

Conclusión

Entonces, resumamos. Al transmitir comandos de control al móvil, sucede lo siguiente:

• Los especialistas del JPL envían comandos a una de las estaciones DSN.
• Durante una sesión de comunicación con uno de los satélites (lo más probable es que sea un MRO), la estación DSN le transmite un conjunto de comandos.
• El satélite almacena datos en memoria interna y espera la siguiente ventana de comunicación con el móvil.
• Cuando el rover está en la zona de acceso, el satélite le transmite comandos de control.

Al transmitir datos desde el rover a la Tierra, todo esto sucede en orden inverso:

• El rover almacena sus datos científicos en la memoria interna y espera la ventana de comunicación más cercana con el satélite.
• Cuando el satélite está disponible, el rover le transmite información.
• El satélite recibe datos, los almacena en su memoria y espera a que una de las estaciones DSN esté disponible.
• Cuando una estación DSN está disponible, el satélite le envía los datos recibidos.
• Finalmente, tras recibir la señal, la estación DSN la decodifica y envía los datos recibidos a aquellos a quienes está destinado.

Espero haber podido describir más o menos brevemente el proceso de comunicación con Curiosity. Toda esta información (sobre Inglés; Además de una gran cantidad de extras, incluidos, por ejemplo, informes técnicos bastante detallados sobre los principios de funcionamiento de cada uno de los satélites) está disponible en varios sitios del JPL, es muy fácil de encontrar si sabes exactamente lo que te interesa.

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El 6 de agosto de 2012, la nave espacial Curiosity aterrizó en la superficie de Marte. Durante los próximos 23 meses, el rover estudiará la superficie del planeta, su composición mineralógica y su espectro de radiación, buscará rastros de vida y también evaluará la posibilidad de aterrizar un hombre.

La principal táctica de investigación es buscar rocas interesantes utilizando cámaras de alta resolución. Si aparece alguno, el rover irradia la roca en estudio con un láser desde lejos. El resultado del análisis espectral determina si es necesario sacar el manipulador con un microscopio y un espectrómetro de rayos X. Luego, Curiosity puede extraer y cargar la muestra en una de las 74 placas del laboratorio interno para su posterior análisis.

Con todo su gran kit de carrocería y su ligereza exterior, el dispositivo tiene una masa coche de pasajeros(900 kg) y pesa 340 kg en la superficie de Marte. Todo el equipo funciona con la energía de desintegración del plutonio-238 de un generador termoeléctrico de radioisótopos de Boeing, que tiene una vida útil de al menos 14 años. En en este momento produce 2,5 kWh de energía térmica y 125 W de energía eléctrica; con el tiempo, la producción de electricidad disminuirá a 100 W.

Hay varios tipos diferentes de cámaras instaladas en el móvil. Mast Camera es un sistema de dos cámaras desiguales con reproducción cromática normal que puede tomar fotografías (incluidas las estereoscópicas) con una resolución de 1600x1200 píxeles y, lo que es nuevo para los vehículos exploradores de Marte, grabar una secuencia de vídeo comprimida por hardware de 720p (1280x720). Para almacenar el material resultante, el sistema dispone de 8 gigabytes de memoria flash para cada cámara; esto es suficiente para almacenar varios miles de fotografías y un par de horas de grabación de vídeo. Las fotos y vídeos se procesan sin cargar la electrónica de control del Curiosity. A pesar de que el fabricante tiene una configuración de zoom, las cámaras no tienen zoom porque no quedó tiempo para realizar pruebas.

Ilustración de imágenes de MastCam. Se obtienen panoramas coloridos de la superficie de Marte uniendo varias imágenes. Las MastCams no sólo se utilizarán para entretener al público con el clima del planeta rojo, sino también para ayudar en la recuperación y el movimiento de muestras.

También se adjunta al mástil parte del sistema ChemCam. Se trata de un espectrómetro de emisión de chispa láser y una unidad de imagen que funcionan en pareja: tras evaporar una minúscula cantidad de la roca en estudio, un pulso láser de 5 nanosegundos analiza el espectro de la radiación de plasma resultante, que determinará la composición elemental de la roca. muestra. No es necesario extender el manipulador.

La resolución del equipo es entre 5 y 10 veces mayor que la instalada en anteriores vehículos exploradores de Marte. A una distancia de 7 metros, ChemCam puede determinar el tipo de roca que se está estudiando (por ejemplo, volcánica o sedimentaria), la estructura del suelo y las rocas, rastrear elementos dominantes, reconocer hielo y minerales con moléculas de agua en la estructura cristalina, medir signos de erosión en rocas y ayuda visualmente en la exploración de rocas con el brazo robótico.

El coste de ChemCam fue de 10 millones de dólares (menos del medio por ciento del coste total de la expedición). El sistema consta de un láser colocado en un mástil y tres espectrógrafos en el interior de la carcasa, cuya radiación se suministra a través de una guía de luz de fibra óptica.

En el manipulador del rover está instalado el Mars Hand Lens Imager, capaz de tomar imágenes de 1600 × 1200 píxeles, en las que se pueden ver detalles de 12,5 micrómetros. La cámara tiene una luz de fondo blanca para funcionar tanto de día como de noche. La iluminación ultravioleta es necesaria para provocar la emisión de minerales de carbonato y evaporita, cuya presencia sugiere que el agua participó en la formación de la superficie de Marte.

Para realizar el mapeo se utilizó la cámara Mars Descent Imager (MARDI), que grabó imágenes de 1600 × 1200 píxeles en 8 gigabytes de memoria flash durante el descenso del dispositivo. Tan pronto como quedaban algunos kilómetros hasta la superficie, la cámara comenzó a tomar cinco fotografías en color por segundo. Los datos obtenidos permitirán crear un mapa del hábitat de Curiosity.

A los lados del rover hay dos pares de cámaras en blanco y negro con un ángulo de visión de 120 grados. El sistema Hazcams se utiliza al realizar maniobras y extender el manipulador. El mástil alberga el sistema Navcams, que consta de dos cámaras en blanco y negro con un ángulo de visión de 45 grados. Los programas del rover construyen continuamente un mapa 3D en forma de cuña basado en los datos de estas cámaras, lo que le permite evitar colisiones con obstáculos inesperados. Una de las primeras imágenes de Curiosity es una imagen de la cámara Hazcam.

Para medir las condiciones climáticas, el rover está equipado con una estación de monitoreo ambiental (Rover Environmental Monitoring Station), que mide la presión, la temperatura atmosférica y de la superficie, la velocidad del viento y la radiación ultravioleta. REMS está protegido del polvo marciano.