Najpomembnejša odkritja roverja Curiosity

• ChemCam je nabor orodij za izvajanje kemijskih analiz na daljavo različnih vzorcev. Delo poteka na naslednji način: laser sproži serijo strel na preučevani predmet. Nato se analizira spekter svetlobe, ki jo oddaja izparela kamnina. ChemCam lahko preučuje predmete, ki so od njega oddaljeni do 7 metrov. Stroški naprave so bili približno 10 milijonov dolarjev (presežek 1,5 milijona dolarjev). V normalnem načinu laser samodejno izostri objekt.
• MastCam: sistem, sestavljen iz dveh kamer, ki vsebuje veliko spektralnih filtrov. Možno je fotografirati v naravnih barvah z velikostjo 1600 × 1200 slikovnih pik. Video z ločljivostjo 720p (1280 × 720) se snema s hitrostjo do 10 sličic na sekundo in je strojno stisnjen. Prva kamera je srednjekotna kamera (MAC), ima goriščna razdalja 34 mm in 15 stopinj vidnega polja, 1 piksel je enak 22 cm na razdalji 1 km.
• Ozkokotna kamera (NAC) ima goriščno razdaljo 100 mm, vidno polje 5,1 stopinje, 1 piksel je enak 7,4 cm na razdalji 1 km. Vsaka kamera ima 8 GB bliskovnega pomnilnika, ki lahko shrani več kot 5500 neobdelanih slik; Obstaja podpora za stiskanje JPEG in stiskanje brez izgub. Kamere imajo funkcijo samodejnega ostrenja, ki omogoča ostrenje predmetov od 2,1 m do neskončnosti. Kljub temu, da ima proizvajalec zoom konfiguracijo, kamere nimajo zooma, ker ni bilo časa za testiranje. Vsaka kamera ima vgrajen RGB Bayerjev filter in 8 preklopljivih IR filtrov. V primerjavi s panoramsko kamero na Spirit and Opportunity (MER), ki zajema črno-bele slike 1024 x 1024 slikovnih pik, ima MAC MastCam 1,25-krat večjo kotno ločljivost, NAC MastCam pa 3,67-krat večjo kotno ločljivost.
• Mars Hand Lens Imager (MAHLI): Sistem je sestavljen iz kamere, nameščene na robotski roki roverja in se uporablja za zajemanje mikroskopskih slik kamnin in zemlje. MAHLI lahko zajame sliko 1600 × 1200 slikovnih pik in ločljivostjo do 14,5 µm na slikovno piko. MAHLI ima goriščno razdaljo od 18,3 mm do 21,3 mm in vidno polje od 33,8 do 38,5 stopinj. MAHLI ima belo in UV LED osvetlitev za delovanje v temi ali uporabo fluorescenčne svetlobe. Ultravijolična osvetlitev je potrebna za sprožitev emisije karbonatnih in evaporitnih mineralov, katerih prisotnost nakazuje, da je voda sodelovala pri nastanku površja Marsa. MAHLI se osredotoča na predmete, majhne kot 1 mm. Sistem lahko posname več slik s poudarkom na obdelavi slik. MAHLI lahko shrani neobdelano fotografijo brez izgube kakovosti ali stisne datoteko JPEG.
• MSL Mars Descent Imager (MARDI): med spuščanjem na površje Marsa je MARDI oddajal barvna slika Velikost 1600 × 1200 slikovnih pik s časom osvetlitve 1,3 ms, kamera je začela snemati z razdalje 3,7 km in končala na razdalji 5 metrov od površine Marsa, posnela je barvno sliko s frekvenco 5 sličic na sekundo , streljanje je trajalo približno 2 minuti . 1 piksel je enak 1,5 metra na razdalji 2 km in 1,5 mm na razdalji 2 metra, vidni kot kamere je 90 stopinj. MARDI vsebuje 8 GB notranjega pomnilnika, ki lahko shrani več kot 4000 fotografij. Slike iz kamere so omogočile ogled okolice na mestu pristanka. JunoCam, izdelan za vesoljsko plovilo Juno, temelji na tehnologiji MARDI.
• Rentgenski spektrometer alfa delcev (APXS): Ta naprava bo obsevala alfa delce in primerjala rentgenske spektre za določitev elementarne sestave kamnine. APXS je oblika rentgenskih emisij, povzročenih z delci (PIXE), ki se je prej uporabljala v napravah Mars Pathfinder in Mars Exploration Rovers. APXS je razvila Kanadska vesoljska agencija. MacDonald Dettwiler (MDA) – Kanadsko vesoljsko podjetje, ki gradi Canadarm in RADARSAT, je odgovorno za načrtovanje in konstrukcijo APXS. Razvojna ekipa APXS vključuje člane z Univerze Guelph, Univerze New Brunswick, Univerze Western Ontario, Nase, Univerze Kalifornije v San Diegu in Univerze Cornell.
• Zbiranje in ravnanje za analizo marsovskih kamnin in situ (CHIMRA): CHIMRA je vedro velikosti 4 x 7 centimetrov, ki zajema zemljo. V notranjih votlinah CHIMRA se preseje skozi sito s celico 150 mikronov, ki mu pomaga delovanje vibrirajočega mehanizma, presežek se odstrani in naslednji del se pošlje v presejanje. Skupaj obstajajo tri stopnje vzorčenja iz vedra in presejanja zemlje. Posledično ostane malo prahu zahtevane frakcije, ki se pošlje v posodo za zemljo na telesu roverja, presežek pa se zavrže. Posledično je iz celotnega vedra za analizo prejet 1 mm sloj zemlje. Pripravljen prah preučujemo z napravama CheMin in SAM.
• CheMin: Chemin preučuje kemično in mineraloško sestavo z uporabo rentgenske fluorescence in rentgenske difrakcije. CheMin je eden od štirih spektrometrov. CheMin vam omogoča, da določite številčnost mineralov na Marsu. Instrument je razvil David Blake v Nasinem raziskovalnem centru Ames in Nasinem Laboratoriju za reaktivni pogon. Rover bo vrtal v skale, nastali prah pa bo zbiral instrument. Nato bodo rentgenski žarki usmerjeni na prah, notranja kristalna struktura mineralov se bo odražala v uklonskem vzorcu žarkov. Rentgenska difrakcija je različna za različne minerale, zato bo uklonski vzorec znanstvenikom omogočil določitev strukture snovi. Podatke o svetilnosti atomov in uklonskem vzorcu bo zajemala posebej pripravljena matrika E2V CCD-224 velikosti 600x600 slikovnih pik. Curiosity ima 27 celic za analizo vzorcev; po študiju enega vzorca se celica lahko ponovno uporabi, vendar bo analiza, opravljena na njej, manj točna zaradi kontaminacije prejšnjega vzorca. Tako ima rover le 27 poskusov, da v celoti preuči vzorce. Drugih 5 zapečatenih celic hrani vzorce z Zemlje. Potrebni so za testiranje delovanja naprave v Marsovih razmerah. Naprava za delovanje potrebuje temperaturo −60 stopinj Celzija, sicer bo prišlo do motenj naprave DAN.
• Analiza vzorcev na Marsu (SAM): Komplet instrumentov SAM bo analiziral trdne vzorce, organsko snov in atmosfersko sestavo. Orodje so razvili: Goddard Space Flight Center, Inter-Universitaire Laboratory, francoski CNRS in Honeybee Robotics, skupaj s številnimi drugimi partnerji.
• Detektor za oceno sevanja (RAD): Ta naprava zbira podatke za oceno ravni sevanja ozadja, ki bo vplivalo na udeležence prihodnjih odprav na Mars. Naprava je nameščena skoraj v samem "srcu" roverja in s tem simulira astronavta v notranjosti vesoljska ladja. RAD je bil prvi od znanstvenih instrumentov za MSL, ki so ga vklopili še v Zemljini orbiti in zabeležili sevanje ozadja v napravi – in nato v roverju med njegovim delom na površju Marsa. Zbira podatke o jakosti sevanja dveh vrst: visokoenergijskih galaktičnih žarkov in delcev, ki jih oddaja Sonce. RAD je v Nemčiji razvil Southwest Research Institute (SwRI) za zunajzemeljsko fiziko v skupini Christian-Albrechts-Universität zu Kiel pri finančno podporo Nadzor misij Exploration Systems na sedežu Nase in Nemčija.
• Dinamični albedo nevtronov (DAN): Dinamični albedo nevtronov (DAN) se uporablja za zaznavanje vodika in vodnega ledu blizu površine Marsa, ki ga zagotavlja Zvezna vesoljska agencija (Roscosmos). Je skupni razvoj Inštituta za raziskave avtomatizacije poimenovanega po. N. L. Dukhova pri Rosatomu (generator impulznih nevtronov), Inštitutu za vesoljske raziskave Ruske akademije znanosti (enota za zaznavanje) in Združenem inštitutu za jedrske raziskave (kalibracija). Stroški razvoja naprave so bili približno 100 milijonov rubljev. Fotografija naprave. Naprava vključuje impulzni vir nevtronov in sprejemnik nevtronskega sevanja. Generator oddaja kratke, močne impulze nevtronov proti površini Marsa. Trajanje impulza je približno 1 μs, moč pretoka je do 10 milijonov nevtronov z energijo 14 MeV na impulz. Delci prodrejo v tla Marsa do globine 1 m, kjer sodelujejo z jedri glavnih kamenotvornih elementov, zaradi česar se upočasnijo in delno absorbirajo. Preostali del nevtronov se odbija in registrira sprejemnik. Natančne meritve so možne do globine 50-70 cm Poleg aktivnega raziskovanja površja Rdečega planeta je naprava sposobna spremljati naravno radiacijsko ozadje površja (pasivno raziskovanje).
• Postaja za spremljanje okolja Rover (REMS): komplet meteoroloških instrumentov in ultravijolični senzor je zagotovilo špansko ministrstvo za izobraževanje in znanost. Raziskovalna skupina, ki jo vodi Javier Gómez-Elvira iz Centra za astrobiologijo (Madrid), vključuje Finski meteorološki inštitut kot partnerja. Za meritve smo ga namestili na drog kamere. atmosferski tlak, vlažnost, smer vetra, temperatura zraka in tal, ultravijolično sevanje. Vsi senzorji so v treh delih: dve roki, pritrjeni na rover, teleskop za daljinsko zaznavanje (RSM), ultravijolični senzor (UVS), ki se nahaja na zgornjem jamboru roverja, in enota za nadzor instrumentov (ICU) znotraj telesa. REMS bo zagotovil nov vpogled v lokalno hidrološko stanje, uničujoče učinke ultravijoličnega sevanja in podzemno življenje.
• MSL vstopni instrumenti za spuščanje in pristajanje (MEDLI): Glavni namen MEDLI je preučevanje atmosferskega okolja. Ko se je spuščajoče vozilo z roverjem upočasnilo v gostih plasteh atmosfere, se je toplotni ščit v tem času ločil, zbrani so bili potrebni podatki o Marsovi atmosferi. Ti podatki bodo uporabljeni v prihodnjih misijah, kar bo omogočilo določitev atmosferskih parametrov. Uporabijo jih lahko tudi za spremembo zasnove pristajalne naprave v prihodnjih misijah na Mars. MEDLI je sestavljen iz treh glavnih instrumentov: MEDLI Integrated Sensor Plugs (MISP), Mars Entry Atmospheric Data System (MEADS) in Sensor Support Electronics (SSE).
• Kamere za izogibanje nevarnostim (Hazcams): Rover ima dva para črno-belih navigacijskih kamer, nameščenih ob straneh vozila. Uporabljajo se za izogibanje nevarnosti med premikanjem roverja in za varno usmerjanje manipulatorja v skale in zemljo. Kamere posnamejo 3D slike (vidno polje vsake kamere je 120 stopinj) in ustvarijo zemljevid območja pred roverjem. Zbrani zemljevidi omogočajo roverju, da se izogne ​​naključnim trčenjem in se uporabljajo programsko opremo naprava za izbiro želene poti za premagovanje ovir.
• Navigacijske kamere (Navcams): Za navigacijo rover uporablja par črno-belih kamer, ki so nameščene na jamboru in spremljajo gibanje roverja. Kamere imajo vidno polje 45 stopinj in zajemajo 3D slike. Njihova ločljivost omogoča ogled predmeta velikosti 2 centimetra z razdalje 25 metrov.

Rover Curiosity je prehodil dolgo pot. Da je prišel na Rdeči planet, je moral v 8 mesecih prepotovati 567 milijonov kilometrov. In 6. avgusta 2012 je pristal na območju kraterja Gale.
V letih na Marsu je Curiosity na Zemljo poslal 468.926 slik, izstrelil je laserje, vrtal in opravil nešteto del. različne instrumente. Rover je naredil veliko zanimivih odkritij, zlasti njegovi podatki so pomagali ugotoviti, da so pred milijardami let na Marsu obstajali ugodni pogoji za življenje mikrobov.

Slike roverja Curiosity in novice z Rdečega planeta v zadnjih nekaj letih.

2. Od daleč je površina Marsa videti rdečkasto rdeča zaradi rdečega prahu v ozračju. Od blizu je barva rumenkasto rjava s primesmi zlate, rjave, rdečkasto rjave in celo zelene, odvisno od barve mineralov planeta. V starih časih so ljudje zlahka razlikovali Mars od drugih planetov, povezovali pa so ga tudi z vojno in ustvarjali vse vrste legend. Egipčani so Mars imenovali "Har Decher", kar je pomenilo "rdeč". (Fotografija JPL-Caltech | MSSS | NASA):

3. Rover Curiosity rad dela selfije. Kako mu to uspe, saj ga ni nikogar, ki bi ga odstranil s strani?

Rover ima štiri barvne kamere, vsaka z drugačno optiko, a le ena je primerna za selfije. Samodejna roka, imenovana MAHLI, ima 5 stopenj svobode, kar daje kameri precejšnjo prilagodljivost in ji omogoča, da "leti" z marsovskega roverja z vseh strani. Gibanje te roke kamere nadzira strokovnjak na Zemlji. Glavna naloga je slediti določenemu zaporedju gibov avtomatske roke, da lahko kamera posname zadostno število slik za naknadno sestavljanje panorame. Scenarij za pripravo vsakega takega selfija najprej preizkusijo na Zemlji na posebnem testnem modulu, imenovanem Maggie. (Nasina fotografija):

4. Marsov sončni zahod, 15. april 2015. Opoldne je nebo Marsa rumeno-oranžno. Razlog za takšne razlike od barvni razpon Zemeljsko nebo - lastnosti tanke, redke atmosfere Marsa, ki vsebuje lebdeči prah. Na Marsu je Rayleighovo sipanje žarkov (ki je na Zemlji vzrok modra barva nebo) ima manjšo vlogo, njegov učinek je šibak, vendar se pojavi v obliki modrega sija ob sončnem vzhodu in zahodu, ko svetloba prehaja skozi debelejšo plast zraka. (Fotografija JPL-Caltech | MSSS | Texas A&M Univ prek Gettyja | NASA):

5. Kolesa marsovskega roverja 9. september 2012. (Fotografija JPL-Caltech | Malin Space Science Systems | NASA):

6. In to je fotografija, posneta 18. aprila 2016. Vidite, kako obrabljeni so "čevlji" pridnega delavca. Od avgusta 2012 do januarja lani Curiosity rover prehodil 15,26 km. (Fotografija JPL-Caltech MSSS | NASA):

7. Še naprej gledamo slike roverja Curiosity. Sipina Namib je območje temnega peska, sestavljeno iz sipin severozahodno od gore Sharp. (Fotografija JPL-Caltech | NASA):

8. Dve tretjini površja Marsa zavzemajo svetla območja, imenovana celine, približno tretjino predstavljajo temna območja, imenovana morja. In to je vznožje gore Sharp.

Sharp je marsovska gora, ki se nahaja v kraterju Gale. Višina gore je približno 5 kilometrov. Na Marsu je tudi najvišja gora v sončnem sistemu - ugasli vulkan Olimp z višino 26 km. Premer Olimpa je približno 540 km. (Fotografija JPL-Caltech | MSSS | NASA):

9. Fotografija iz orbiterja, tukaj je viden rover. (Fotografija JPL-Caltech | Univerza v Arizoni | NASA):

10. Kako je na Marsu nastal ta nenavaden hrib Ireson? Njegova zgodovina je postala predmet raziskav. Zaradi svoje oblike in dvobarvne strukture je eden najbolj nenavadnih hribov, mimo katerih je peljal robotski rover. V višino doseže približno 5 metrov, velikost njegove baze pa je približno 15 metrov. (Fotografija JPL-Caltech | MSSS | NASA0:

11. Tako izgledajo "sledi" roverja na Marsu. (Fotografija JPL-Caltech | NASA):

12. Polobli Marsa se precej razlikujejo po naravi svoje površine. Na južni polobli je površje 1-2 km nad povprečjem in je gosto posejano s kraterji. Ta del Marsa spominja na lunarne celine. Na severu večina Površje je pod povprečjem, kraterjev je malo, glavnino pa zavzemajo razmeroma gladke ravnine, ki so verjetno nastale kot posledica poplavljanja lave in erozije. (Fotografija JPL-Caltech | MSSS | NASA):

13. V ospredju, približno tri kilometre od roverja, je dolg greben, poln železovega oksida. (Fotografija JPL-Caltech | MSSS | NASA):

14. Pogled na pot roverja, 9. februar 2014. (Fotografija JPL-Caltech | MSSS | NASA):

15. Luknja, ki jo je izvrtal rover Curiosity. Ta barva skale pod rdečo površino ni takoj očitna. Roverjev sveder je sposoben narediti luknje s premerom 1,6 cm in globino 5 cm v kamen. Vzorce, odvzete z manipulatorjem, je mogoče pregledati tudi z instrumentoma SAM in CheMin, ki se nahajata v sprednjem delu telesa roverja. (Fotografija JPL-Caltech | MSSS | NASA):

16. Še en selfie, najnovejši, posnet 23. januarja 2018. (Fotografija NASA | JPL-Caltech | MSSS):

Kako lahko torej komunicirate z roverjem na Marsu? Pomislite – tudi ko je Mars najmanj oddaljen od Zemlje, mora signal prepotovati petinpetdeset milijonov kilometrov! To je res ogromna razdalja. Toda kako majhnemu, osamljenemu roverju uspe prenašati svoje znanstvene podatke in čudovite barvne slike tako daleč in v tolikšnih količinah? V prvem približku izgleda nekako tako (res sem se zelo potrudil):

Torej so v procesu prenosa informacij običajno vključene tri ključne "figure" - eden od vesoljskih komunikacijskih centrov na Zemlji, eden od umetnih satelitov Marsa in pravzaprav sam rover. Začnimo s staro ženo Zemljo in se pogovorimo o vesoljskih komunikacijskih centrih DSN (Deep Space Network).

Vesoljske komunikacijske postaje

Vsaka NASA-ina vesoljska misija je zasnovana tako, da mora biti komunikacija z vesoljskim plovilom mogoča 24 ur na dan (ali vsaj kadar koli je to mogoče). načeloma). Ker kot vemo, se Zemlja precej hitro vrti okoli lastne osi, je za zagotovitev kontinuitete signala potrebnih več točk za sprejem/oddajo podatkov. To so točno točke, ki so DSN postaje. Nahajajo se na treh celinah in so med seboj ločeni s približno 120 stopinjami zemljepisne dolžine, kar jim omogoča, da delno prekrivajo območja pokrivanja drug drugega in zahvaljujoč temu "vodijo" vesoljsko plovilo 24 ur na dan. Če želite to narediti, ko vesoljsko plovilo zapusti območje pokritosti ene od postaj, se njegov signal prenese na drugo.

Eden od kompleksov DSN se nahaja v ZDA (kompleks Goldstone), drugi v Španiji (približno 60 kilometrov od Madrida), tretji pa v Avstraliji (približno 40 kilometrov od Canberre).

Vsak od teh kompleksov ima svoj nabor anten, vendar so po funkcionalnosti vsi trije centri približno enaki. Same antene se imenujejo DSS (Deep Space Stations) in imajo svoje številčenje - antene v ZDA so oštevilčene 1X-2X, antene v Avstraliji - 3X-4X in v Španiji - 5X-6X. Torej, če nekje slišite "DSS53", ste lahko prepričani govorimo o o eni izmed španskih anten.

Kompleks v Canberri se najpogosteje uporablja za komunikacijo z Marsovimi roverji, zato se o njem pogovorimo nekoliko podrobneje.

Kompleks ima svojo spletno stran, kjer lahko najdete kar nekaj zanimiv podatek. Na primer, zelo kmalu - 13. aprila letos - bo antena DSS43 stara 40 let.

Skupno ima postaja Canberra trenutno tri aktivne antene: DSS-34 (premer 34 metrov), DSS-43 (impozantnih 70 metrov) in DSS-45 (spet 34 metrov). Seveda so bile v letih delovanja centra uporabljene tudi druge antene, ki so bile iz različnih razlogov umaknjene iz uporabe. Na primer, prva antena DSS42 je bila umaknjena decembra 2000, DSS33 (11 metrov v premeru) pa je bila razgrajena februarja 2002, nato pa je bila leta 2009 prepeljana na Norveško, da bi nadaljevala svoje delo kot instrument za preučevanje atmosfere. .

Prva od omenjenih delujočih anten, DSS34, je bil izdelan leta 1997 in je postal prvi predstavnik nove generacije teh naprav. Njegova značilnost je, da se oprema za sprejemanje/oddajanje in obdelavo signala ne nahaja neposredno na krožniku, temveč v prostoru pod njim. To je znatno olajšalo krožnik, omogočilo pa je tudi servisiranje opreme brez zaustavitve delovanja same antene. DSS34 je reflektorska antena, njen diagram delovanja izgleda nekako takole:

Kot lahko vidite, je pod anteno prostor, v katerem se izvaja vsa obdelava prejetega signala. Za pravo anteno je ta soba pod zemljo, zato je na fotografijah ne boste videli.

DSS34, klikniti

Oddaja:

• X-pas (7145–7190 MHz)
• S-pas (2025–2120 MHz)

Recepcija:

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

Natančnost pozicioniranja: Hitrost obračanja:

• 2,0°/sek

Odpornost na veter:

• Konstanten veter 72km/h
• Sunki +88km/h

DSS43(ki bo kmalu praznoval obletnico) je veliko starejši primerek, zgrajen v letih 1969-1973 in posodobljen leta 1987. DSS43 je največja mobilna krožna antena na južni polobli našega planeta. Masivna struktura, težka več kot 3000 ton, se vrti na približno 0,17 milimetra debelem oljnem filmu. Površina posode je sestavljena iz 1272 aluminijastih plošč in ima površino 4180 kvadratnih metrov.

DSS43, klikniti

nekaj tehničnih lastnosti

Oddaja:

• X-pas (7145–7190 MHz)
• S-pas (2025–2120 MHz)

Recepcija:

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

Natančnost pozicioniranja:

• znotraj 0,005° (natančnost kazanja na točko neba)
• znotraj 0,25 mm (natančnost gibanja same antene)

Hitrost obračanja:

• 0,25°/sek

Odpornost na veter:

• Konstanten veter 72km/h
• Sunki +88km/h
• Največja ocenjena hitrost - 160 km/h

DSS45. Ta antena je bila dokončana leta 1986 in je bila prvotno namenjena komunikaciji z Voyagerjem 2, ki je proučevala Uran. Vrti se na okrogli podlagi s premerom 19,6 metrov, s pomočjo 4 koles, od katerih sta dve pogonski.

DSS45, klikniti

nekaj tehničnih lastnosti

Oddaja:

• X-pas (7145–7190 MHz)

Recepcija:

• X-band (8400-8500 MHz)
• S-pas (2200-2300 MHz)

Natančnost pozicioniranja:

• znotraj 0,015° (natančnost kazanja na točko neba)
• znotraj 0,25 mm (natančnost gibanja same antene)

Hitrost obračanja:

• 0,8°/sek

Odpornost na veter:

• Konstanten veter 72km/h
• Sunki +88km/h
• Največja ocenjena hitrost - 160 km/h

Če govorimo o vesoljski komunikacijski postaji kot celoti, potem lahko ločimo štiri glavne naloge, ki jih mora opraviti:
Telemetrija- sprejemanje, dekodiranje in obdelava telemetričnih podatkov, ki prihajajo iz vesoljskega plovila. Običajno so ti podatki sestavljeni iz znanstvenih in inženirskih informacij, ki se prenašajo po radijski povezavi. Telemetrijski sistem sprejema podatke, spremlja njihove spremembe in skladnost z normo ter jih posreduje validacijskim sistemom ali znanstvenim centrom, ki jih obdelujejo.
Sledenje- sistem za sledenje mora zagotavljati možnost dvosmerne komunikacije med Zemljo in vesoljskim plovilom ter izvajati izračune njegove lokacije in vektorja hitrosti za pravilno pozicioniranje satelita.
Nadzor- daje strokovnjakom možnost prenosa kontrolnih ukazov na vesoljsko plovilo.
Spremljanje in nadzor- omogoča nadzor in upravljanje sistemov samega DSN

Omeniti velja, da avstralska postaja trenutno služi približno 45 vesoljskim plovilom, zato je njen urnik delovanja strogo urejen in dodatnega časa ni tako enostavno dobiti. Vsaka antena ima tudi tehnična izvedljivost servisirajte do dve različni napravi hkrati.

Podatke, ki jih je treba prenesti na rover, torej pošljejo na postajo DSN, od koder se odpravijo na kratko (5 do 20 minut) vesoljsko potovanje do Rdečega planeta. Zdaj pa preidimo na sam rover. Kakšno komunikacijsko sredstvo ima?

Radovednost

Curiosity je opremljen s tremi antenami, od katerih se lahko vsaka uporablja za sprejemanje in oddajanje informacij. To so UHF antene, LGA in HGA. Vsi se nahajajo na "zadnji strani" roverja, na različnih mestih.

HGA - Antena z visokim ojačenjem
MGA - srednje ojačana antena
LGA - Antena z nizkim ojačanjem
UHF - ultra visoka frekvenca
Ker imajo okrajšave HGA, MGA in LGA že v sebi besedo antena, jim te besede ne bom ponovno dodal, za razliko od okrajšave UHF.

Zanimajo nas antene RUHF, RLGA in High Gain

Najpogosteje se uporablja UHF antena. Z njegovo pomočjo lahko rover prenaša podatke prek satelitov MRO in Odyssey (o katerih bomo govorili kasneje) na frekvenci približno 400 megahercev. Uporaba satelitov za prenos signala je boljša zaradi dejstva, da so v vidnem polju postaj DSN veliko dlje kot sam rover, ki sam sedi na površini Marsa. Poleg tega, ker so veliko bližje roverju, slednji porabi manj energije za prenos podatkov. Hitrosti prenosa lahko dosežejo 256 kbps za Odyssey in do 2 Mbps za MRO. B O Večina informacij, ki prihajajo iz Curiosityja, gre skozi satelit MRO. Sama UHF antena se nahaja na zadnji strani roverja in je videti kot siv valj.

Curiosity ima tudi HGA, ki ga lahko uporablja za sprejemanje ukazov neposredno z Zemlje. Ta antena je premična (lahko je usmerjena proti Zemlji), to pomeni, da za njeno uporabo roverju ni treba spreminjati svoje lokacije, samo obrnite HGA v želeno smer, kar vam omogoča varčevanje z energijo. HGA je nameščen približno na sredini na levi strani roverja in je šesterokotnik s premerom približno 30 centimetrov. HGA lahko prenaša podatke neposredno na Zemljo s hitrostjo približno 160 bps na 34-metrskih antenah ali do 800 bps na 70-metrskih antenah.

Končno, tretja antena je tako imenovana LGA.
Pošilja in sprejema signale v katero koli smer. LGA deluje v X-pasu (7-8 GHz). Vendar je moč te antene precej nizka, hitrost prenosa pa pušča veliko želenega. Zaradi tega se uporablja predvsem za sprejemanje informacij in ne za njihov prenos.
Na fotografiji je LGA bela kupola v ospredju.
V ozadju je vidna UHF antena.

Omeniti velja, da rover ustvarja ogromno znanstvenih podatkov in ni vedno mogoče poslati vseh. Nasini strokovnjaki dajejo prednost pomembnemu: najprej bodo poslane informacije z najvišjo prioriteto, informacije z nižjo prioriteto pa bodo čakale na naslednje komunikacijsko okno. Včasih je treba nekatere najmanj pomembne podatke v celoti izbrisati.

Sateliti Odyssey in MRO

Tako smo ugotovili, da običajno za komunikacijo z Curiosity potrebujete "vmesno povezavo" v obliki enega od satelitov. S tem se poveča čas, v katerem je sploh mogoča komunikacija z Curiosityjem, poveča pa se tudi hitrost prenosa, saj zmogljivejše satelitske antene zmorejo prenašati podatke na Zemljo z veliko večjo hitrostjo.

Vsak od satelitov ima dve komunikacijski okni z roverjem na vsako sol. Običajno so ta okna precej kratka – le nekaj minut. V nujnih primerih bi lahko Curiosity vzpostavil stik tudi s satelitom Mars Express Orbiter Evropske vesoljske agencije.

Mars Odiseja

Mars Odiseja
Satelit Mars Odyssey je bil izstreljen leta 2001 in je bil prvotno namenjen preučevanju zgradbe planeta in iskanju mineralov. Satelit ima dimenzije 2,2x2,6x1,7 metra in maso več kot 700 kilogramov. Nadmorska višina njegove orbite je od 370 do 444 kilometrov. Ta satelit so v veliki meri uporabljali prejšnji Marsovi roverji: približno 85 odstotkov podatkov, prejetih od Spirita in Opportunityja, je bilo oddanih prek njega. Odyssey lahko komunicira z Curiosityjem v območju UHF. Kar zadeva komunikacije, ima HGA, MGA (antena s srednjim ojačanjem), LGA in UHF anteno. V bistvu se HGA, ki ima premer 1,3 metra, uporablja za prenos podatkov na Zemljo. Prenos poteka na frekvenci 8406 MHz, sprejem podatkov pa na frekvenci 7155 MHz. Kotna velikost žarka je približno dve stopinji.

Lokacija satelitskega instrumenta

Komunikacija z roverji se izvaja z UHF anteno na frekvencah 437 MHz (oddaja) in 401 MHz (sprejem), hitrost izmenjave podatkov je lahko 8, 32, 128 ali 256 kbps.

Mars Reconnaissance Orbiter

MRO

Leta 2006 se je satelitu Odyssey pridružil še MRO - Mars Reconnaissance Orbiter, ki je danes glavni sogovornik Curiosityja.
Vendar ima MRO poleg dela komunikacijskega operaterja impresiven arzenal znanstvenih instrumentov in, kar je najbolj zanimivo, opremljen s kamero HiRISE, ki je v bistvu odsevni teleskop. HiRISE, ki se nahaja na nadmorski višini 300 kilometrov, lahko posname slike z ločljivostjo do 0,3 metra na slikovno piko (za primerjavo, satelitske slike Zemlje so običajno na voljo z ločljivostjo približno 0,5 metra na slikovno piko). MRO lahko ustvari tudi stereo pare površin z natančnostjo do osupljivih 0,25 metra. Toplo priporočam, da si ogledate vsaj nekaj slik, ki so na voljo, kot je . Kaj je vredno, na primer, ta slika kraterja Victoria (klikniti, izvirnik je približno 5 megabajtov):

Predlagam, da najbolj pozorni najdejo Opportunity rover na sliki ;)

odgovor (klikniti)

Upoštevajte, da je večina barvnih fotografij posnetih v razširjenem razponu, zato, če naletite na fotografijo, na kateri je del površine svetlo modro-zelenkaste barve, ne hitite s teorijami zarote;) Vendar ste lahko prepričani, da v različnih fotografije istih pasem bodo imele enako barvo. Vendar se vrnimo k komunikacijskim sistemom.

MRO je opremljen s štirimi antenami, ki so po namenu enake antenam roverja – UHF anteno, HGA in dvema LGA. Glavna antena, ki jo uporablja satelit - HGA - ima premer tri metre in deluje v X-pasu. To je tisto, kar se uporablja za prenos podatkov na Zemljo. HGA je opremljen tudi s 100-vatnim ojačevalnikom signala.

1 - HGA, 3 - UHF, 10 - LGA (oba LGA sta nameščena neposredno na HGA)

Curiosity in MRO komunicirata s pomočjo UHF antene, komunikacijsko okno se odpre dvakrat na sol in traja približno 6-9 minut. MRO dodeli 5 GB podatkov na dan, prejetih od roverjev, in jih shrani, dokler ni v vidnem polju ene od postaj DSN na Zemlji, nato pa podatke pošlje tja. Prenos podatkov na rover poteka po istem principu. 30 MB/sol je dodeljenih za shranjevanje ukazov, ki jih je treba prenesti na rover.

Postaje DSN izvajajo MRO 16 ur na dan (preostalih 8 ur je satelit s hrbtna stran Mars in ne more izmenjevati podatkov, ker je zaprt s planetom), 10-11 od tega prenaša podatke na Zemljo. Običajno satelit deluje s 70-metrsko anteno DSN tri dni v tednu in dvakrat s 34-metrsko anteno (žal ni jasno, kaj počne preostala dva dneva, vendar je malo verjetno, da ima proste dneve ). Hitrost prenosa se lahko spreminja od 0,5 do 4 megabitov na sekundo – upada, ko se Mars oddaljuje od Zemlje, in povečuje, ko se planeta približujeta drug drugemu. Zdaj (v času objave članka) sta Zemlja in Mars skorajda na največji oddaljenosti drug od drugega, zato hitrost prenosa najverjetneje ni zelo visoka.

NASA trdi (na spletni strani satelita je poseben pripomoček), da je med celotnim delovanjem MRO na Zemljo poslal več kot 187 terabitov (!) podatkov - to je več kot vse naprave, poslane v vesolje, preden je skupaj.

Zaključek

Torej, povzamemo. Pri prenosu krmilnih ukazov na rover se zgodi naslednje:

• Strokovnjaki JPL pošiljajo ukaze eni od postaj DSN.
• Med komunikacijsko sejo z enim od satelitov (najverjetneje bo to MRO) mu postaja DSN posreduje niz ukazov.
• Satelit shranjuje podatke v notranji pomnilnik in čaka na naslednje komunikacijsko okno z roverjem.
• Ko je rover v območju dostopa, mu satelit oddaja krmilne ukaze.

Pri prenosu podatkov iz roverja na Zemljo se vse to zgodi v obratnem vrstnem redu:

• Rover shranjuje svoje znanstvene podatke v notranji pomnilnik in čaka na najbližje komunikacijsko okno s satelitom.
• Ko je satelit na voljo, mu rover posreduje informacije.
• Satelit sprejme podatke, jih shrani v svoj pomnilnik in počaka, da postane na voljo ena od DSN postaj.
• Ko postaja DSN postane na voljo, ji satelit pošlje prejete podatke.
• Nazadnje, po prejemu signala, ga postaja DSN dekodira in prejete podatke pošlje tistim, ki so jim namenjeni.

Upam, da sem uspel bolj ali manj na kratko opisati proces komunikacije z Curiosityjem. Vse te informacije (na angleščina; plus ogromen kup dodatkov, vključno z na primer precej podrobnimi tehničnimi poročili o principih delovanja vsakega od satelitov) je na voljo na različnih straneh JPL, ga je zelo enostavno najti, če veste, kaj točno vas zanima.

Morebitne napake ali tipkarske napake sporočite na ZS!

V anketi lahko sodelujejo samo registrirani uporabniki. prosim prijavite se

6. avgusta 2012 je vesoljsko plovilo Curiosity pristalo na površju Marsa. V naslednjih 23 mesecih bo rover preučeval površje planeta, njegovo mineraloško sestavo in spekter sevanja, iskal sledove življenja in tudi ocenil možnost pristanka človeka.

Glavna raziskovalna taktika je iskanje zanimivih kamnin s kamerami visoke ločljivosti. Če se kateri pojavi, rover od daleč obseva preučevano skalo z laserjem. Rezultat spektralne analize določa, ali je treba odstraniti manipulator z mikroskopom in rentgenskim spektrometrom. Curiosity lahko nato izvleče in naloži vzorec v eno od 74 posod notranjega laboratorija za nadaljnjo analizo.

Z vsem svojim velikim ohišjem in zunanjo lahkotnostjo ima naprava maso osebni avtomobil(900 kg) in na površju Marsa tehta 340 kg. Vsa oprema se napaja z energijo razpada plutonija-238 iz radioizotopskega termoelektričnega generatorja Boeing, ki ima življenjsko dobo najmanj 14 let. Vklopljeno v tem trenutku proizvede 2,5 kWh toplotne energije in 125 W električne energije; sčasoma se moč električne energije zmanjša na 100 W

Na roverju je nameščenih več različnih vrst kamer. Mast Camera je sistem dveh neenakih kamer z normalnim barvnim upodabljanjem, ki lahko posname slike (tudi stereoskopske) z ločljivostjo 1600x1200 slikovnih pik in, kar je novost za Marsove roverje, snema strojno stisnjen video tok 720p (1280x720). Za shranjevanje nastalega materiala ima sistem 8 gigabajtov bliskovnega pomnilnika za vsako kamero - to je dovolj za shranjevanje več tisoč slik in nekaj ur video posnetkov. Fotografije in videi se obdelujejo brez nalaganja krmilne elektronike Curiosity. Kljub temu, da ima proizvajalec zoom konfiguracijo, kamere nimajo zooma, ker ni bilo časa za testiranje.

Ilustracija slik iz MastCam. Barvite panorame površja Marsa dobimo s sestavljanjem več slik. MastCams se ne bo uporabljal samo za zabavo javnosti z vremenom rdečega planeta, ampak tudi za pomoč pri iskanju in premikanju vzorcev.

Na jambor je pritrjen tudi del sistema ChemCam. To je laserski emisijski spektrometer in slikovna enota, ki delujeta v paru: po izhlapevanju majhne količine proučevane kamnine 5-nanosekundni laserski impulz analizira spekter nastalega sevanja plazme, ki bo določil elementarno sestavo vzorec. Manipulatorja ni treba podaljšati.

Ločljivost opreme je 5-10-krat višja od tiste, nameščene na prejšnjih Marsovih roverjih. S 7 metrov oddaljenosti lahko ChemCam določi vrsto preučevane kamnine (npr. vulkansko ali sedimentno), strukturo tal in kamnin, sledi dominantnim elementom, prepozna led in minerale z vodnimi molekulami v kristalni strukturi, izmeri znake erozije na skale in vizualno pomoč pri raziskovanju skal z robotsko roko.

Stroški ChemCama so bili 10 milijonov dolarjev (manj kot pol odstotka celotnih stroškov odprave). Sistem je sestavljen iz laserja na drogu in treh spektrografov v ohišju, ki jim sevanje dovaja preko optičnega svetlobnega vodnika.

Na roverjev manipulator je nameščena naprava Mars Hand Lens Imager, ki lahko posname slike velikosti 1600 × 1200 slikovnih pik, na katerih so vidne podrobnosti velikosti 12,5 mikrometra. Kamera ima belo osvetlitev za delovanje podnevi in ​​ponoči. Ultravijolična osvetlitev je potrebna za sprožitev emisije karbonatnih in evaporitnih mineralov, katerih prisotnost nakazuje, da je voda sodelovala pri nastanku površja Marsa.

Za namene kartiranja je bila uporabljena kamera Mars Descent Imager (MARDI), ki je med spuščanjem naprave posnela slike velikosti 1600 × 1200 pik na 8 gigabajtov flash pomnilnika. Takoj ko je do površja ostalo nekaj kilometrov, je kamera začela snemati pet barvnih fotografij na sekundo. Pridobljeni podatki bodo omogočili izdelavo zemljevida Curiosityjevega habitata.

Na straneh roverja sta dva para črno-belih kamer z vidnim kotom 120 stopinj. Sistem Hazcams se uporablja pri izvajanju manevrov in iztegovanju manipulatorja. Na jamboru je nameščen sistem Navcams, ki ga sestavljata dve črno-beli kameri z vidnim kotom 45 stopinj. Programi roverja na podlagi podatkov iz teh kamer nenehno gradijo klinasti 3D zemljevid, ki mu omogoča, da se izogne ​​trkom z nepričakovanimi ovirami. Ena prvih slik iz Curiosityja je slika iz kamere Hazcam.

Za merjenje vremenskih razmer je rover opremljen s postajo za spremljanje okolja (Rover Environmental Monitoring Station), ki meri pritisk, atmosfersko in površinsko temperaturo, hitrost vetra in ultravijolično sevanje. REMS je zaščiten pred marsovskim prahom.