Mars Science Laboratory

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
2003-027A – Mars Science Laboratory
Msl20110526 MSL Artist Concept PIA14164-full.jpg
Prevádzkovateľ: NASA - JPL
Výrobca: NASA - JPL
Typ misie: planetárna sonda – vozidlo
Dátum štartu: 26. november 2011
Kozmodróm: Cape Canaveral Air Force Station
Nosná raketa: Atlas V
NSSDC ID: 2003-027A
Hmotnosť: 900 kg
uprav

Mars Science Laboratory (MSL), od roku 2009 nazývané aj Curiosity, je vozidlo americkej NASA určené pre prieskum povrchu Marsu. MSL je doteraz najkomplexnejšou a najväčšou kozmickou sondou vyslanou na planétu Mars. Povezie viac vedeckých prístrojov ako ktorákoľvek iná misia na Mars predtým, a to vrátane nástrojov a vybavenia, ktoré na mieste umožnia analýzu práškov vyvŕtaných z hornín. Bude skúmať aj možnosť mikrobiálneho života v minulosti alebo prítomnosti Marsu. Prístroje pre vozidlo poskytnú vedecké organizácie Spojených štátov, Kanady, Nemecka, Francúzska, Ruska a Španielska.

Očakávaná životnosť vozidla MSL bude aspoň jeden marťanský rok (685 pozemských dní), čo umožní preskúmať územie o väčšej rozlohe ako boli schopné predchádzajúce vozidla. Celkové náklady projektu boli vyčíslené na 2,3 miliardy USD.

Štart nosnej rakety Atlas V541 a zahájenie letu k Marsu sa uskutočnilo 26. novembra 2011 o 16:02 SEČ. K úspešnému pristátiu na Marse došlo 6. augusta 2012 o 7:17 SELČ.

Projekt MSL je riadený Jet Propulsion Laboratory sídliacej v kalifornskej Pasadene.

Ciele misie[upraviť | upraviť zdroj]

Mars Exploration Rover, Mars Pathfinder a Mars Science Laboratory.

MSL má štyri ciele: Zistiť, či vôbec niekedy boli na Marse podmienky vhodné pre vznik života, charakterizovať klímu Marsu, charakterizovať geológiu Marsu, a pripraviť prieskum planéty ľuďmi. Tieto základné ciele budú dosiahnuté pomocou MSL. Má osem konkrétnych vedeckých cieľov:

  • Zistenie povahy a množstva organických uhlíkových zlúčenín
  • Hľadanie chemických stavebných kameňov života: uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor a síra
  • Identifikácia prvkov, ktoré sa môžu účastniť biologických procesov
  • Zistenie chemického, izotopového a mineralogického zloženia povrchu Marsu
  • Zistenie procesov, ktoré vytvorili a upravili horniny a pôdy
  • Stanovenie vývoja atmosféry Marsu počas posledných 4 miliárd rokov
  • Zistenie súčasného stavu, distribúcie a kolobehu vody a oxidu uhličitého
  • Meranie širokého spektra povrchového žiarenia, vrátane galaktického žiarenia, kozmického žiarenia, solárnych protónov a sekundárnych neutrónov

Konštrukcia a vybavenie[upraviť | upraviť zdroj]

Porovnanie veľkostí Mars Exploration Rover , modulu Phoenix, Mars Pathfinder a Mars Science Laboratory

Rozmery a hmostnosť[upraviť | upraviť zdroj]

MSL má dĺžku 3 m (bez robotickej ruky), šírku 2,7 m a výšku po vrchol stožiaru 2,2 metra. Vpredu má umiestnenú 1,9 metra dlhú robotickú ruku s 30 kg otočnou hlavicou obsahujúcou prístroje. Celkovo váži rover 900 kg, z toho takmer 80 kg tvoria vedecké prístroje. Veľkosťou bude odpovedať automobilu Mini Cooper. Pre porovnanie Mars Exploration Rover majú dĺžku 1,6 m a vážia 174 kg, vrátane 6,8 kg vedeckých prístrojov.

MSL počas preletu k Marsu

Rýchlosť[upraviť | upraviť zdroj]

Rover MSL bude schopný prejsť prekážky vysoké 75 cm. Umožňuje mu to šestica kolies, každé s priemerom 0,5 metra. Maximálna rýchlosť posunu terénom je odhadovaná na 90 m za hodinu. Avšak priemerná rýchlosť posunu môže byť asi 30 m za hodinu, v závislosti na výkone, náročnosti terénu, sklzu, a viditeľnosti. Očakáva sa, že MSL urazí počas svojej dvojročnej misie minimálne 19 km.

Napájací zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Schéma komponentov plánovaného roveru

MSL bude poháňaný rádioizotopovým termoelektrickým generátorom (MMRTG), ktorý je vylepšenou verziou podobného generátora RTG úspešne použitého na sondách Viking 1 a Viking 2 v roku 1976. Slnečná energia nie je efektívny zdroj pre operácie na povrchu Marsu , pretože solárne panely nemusia účinne fungovať vo vysokých zemepisných šírkach Marsu, v zatienených oblastiach alebo v prašných podmienkach. Okrem toho slnečnú energiu neposkytujú v noci, a tým obmedzujú schopnosť roveru udržiavať stálu teplotu a tým znižujú priemernú dĺžku života elektroniky. MMRTG poskytuje spoľahlivý, stály výkon cez deň aj v noci, odpadové teplo sa dá použiť k zahriatiu systémov a uvoľňovaniu elektrickej energie pre prevádzku vozidla a nástrojov. Jeho teoretická životnosť by mala byť minimálne 14 rokov. MMRTG má rozmery 64 x 66 cm a hmotnosť 45 kg, je umiestnený v zadnej časti vozidla.

Heat Rejection System[upraviť | upraviť zdroj]

Niektoré citlivé prístroje musia mať stálu teplotu. Použitím tekutiny čerpanej prostredníctvom 200 metrov rúrok v tele MSL budú citlivé súčasti udržované pri stálych teplotách. Teploty v oblasti, kde by mohol MSL pristáť sa môžu meniť od 30 do -127 °C. Ohrievače budú položené vedľa niektorých komponentov a prebytočné teplo od MMRTG bude odvedené pomocou HRS k týmto ohrievačom. HRS môže tiež chladiť komponenty podľa potreby.

Počítače[upraviť | upraviť zdroj]

Prázdne telo a podvozok roveru

Dva identické počítače na palube roveru sú nazývané ang. Rover Electronics Module (REM), obsahujú pamäte schopné vydržať extrémne prostredie a žiarenie. Každá pamäť počítača zahrnuje 256 kB EEPROM, 256 MB DRAM a 2 GB flash pamäte. To je porovnateľné s 3 MB EEPROM, 128 MB DRAM, a 256 MB flash pamäte používanej v Mars Exploration Rovers.

REM používajú počítače s procesorom RAD750, ktorý je nástupcom RAD6000 CPU použitého v Mars Exploration Rovers. RAD750 procesor je schopný výkonu až 400 MIPS, zatiaľ čo RAD6000 procesor je schopný len 35 MIPS.

Robotické rameno roveru s otočnou hlavicou s prístrojmi

Rover má inerciálnu meraciu jednotku (IMU), ktorá poskytuje 3-osé informácie o jeho pozícii, používanej pri navigácii roveru. Počítače roveru neustále sledujú svoje vlastné systémy k udržaniu prevádzky vozidla, napríklad reguláciu teploty roveru. Aktivity ako fotografovanie, riadenie a prevádzku nástrojov sú vykonávané sekvenciami príkazov, ktoré sú odoslané zo Zeme k roveru. V prípade problémov s hlavným počítačom má vozidlo záložný počítač, ktorý môže prevziať kontrolu a pokračovať v misii.

Vedecké vybavenie[upraviť | upraviť zdroj]

  • Mastcam - systém dvoch dvojmegapixelových kamier umiestnených na stožiari roveru, umožňujú zobrazovať okolie roveru vo veľkých detailoch a dokonca v pohybe, ľavá kamera je širokouhlá, pravá má teleobjektív
  • ChemCam - spektroskopická kamera s pulzným infračerveným laserom, umožňuje diaľkovú chemickú analýzu objektov
  • APXS - röntgenový spektrometer umiestnený na robotickej ruke vozidla
  • MAHLI - kamera umiestnená na otočnej hlave robotickej ruky, slúži ako digitálna lupa a vďaka LED diódam môže pracovať aj v noci
  • CheMin - chemické a mineralogické laboratórium využívajúce meranie röntgenovej difrakcie a fluorescencie
  • SAM - analyzátor vzorkov využívajúci integrovaný plynový chromatograf a laserový spektrometer
  • REMS - meteorologická stanica, španielsky prístroj
  • RAD - detektor radiácie
  • DAN - neutrónový detektor vodíku, ruský prístroj
  • MARDI - zostupová vysokorozlišujúca kamera zaznamenavajúca pristátie roveru
Raketa Atlas V.

Nosná raketa[upraviť | upraviť zdroj]

MSL bol vypustený pomocou rakety Atlas V. Tento nosič bol použitý aj k vyneseniu sond Mars Reconnaissance Orbiter a New Horizons. Konkrétne MSL bol vypustený pomocou rakety Atlas V 541, ktorá je schopná vyniesť 8 672 kg na geostacionárnu obežnú dráhu. Štartovacia fáza misie začala, keď sonda MSL prešla na vnútorný zdroj na odpaľovacej rampe a skončila, keď sa sonda MSL oddelila od rakety.

Pristávací systém[upraviť | upraviť zdroj]

Pristátie veľkej sondy na Marse je obtiažna úloha: Atmosféra je veľmi hustá na použitie rakiet používaných k silnému brzdeniu, ale príliš riedka na použitie padákov. Aj keď niektoré predchádzajúce misie použili k pristátiu airbagy a brzdili až na povrchu, MSL je pre túto voľbu príliš veľký. Preto bol pre MSL vyvinutý nový spôsob pristátia, ktorý nebol dovtedy nikdy odskúšaný v reálnych podmienkach. Jeho najinovatívnejšou fázou je tzv. aktívny zostup, ktorý zabezpečí raketový pristávací žeriav (nazývaný aj "nebeský žeriav - skycrane"). Pod ním bude umiestnený samotný rover, ktorý sa z neho po dostatočnom zbrzdení z určitej výšky spustí na lanách priamo na povrch.

MSL pristávacia schéma pre vstup do vonkajšej atmosféry

Pre zostup MSL bude v presnom poradí použitá kombinácia niekoľkých systémov, podľa nich možno celú operáciu rozdeliť na štyri fázy:

MSL pristávacia schéma pre zostup padákom, zbrzdený vstup, a pristátie sky crane

Navigovaný vstup do atmosféry[upraviť | upraviť zdroj]

MSL sa priblíži k cieľovému bodu na povrch Marsu pomocou presného systému pre „priblíženie, prelet a pristátie (EDL)“, ktorý využíva skúseností z modulov Apollo: ku korekcii dráhy sa bude využívať vztlakový efekt pri prelete atmosférou. Rozloženie vztlakových síl po povrchu modulu a následné účinky na smer letu sa budú regulovať zmenou polohy ťažiska voči ose vztlakového povrchu, a to pomocou pohyblivých závaží.

Záber zo zostupovej kamery MARDI zachytávajúci oddelenie tepelného štítu

Navigačný systém nasmeruje sondu k zvolenému cieľovému bodu s presnosťou do 10 km, teda do pristávacej elipsy o dĺžke podľa hlavnej osi max 20 km. Pre porovnanie, MER vozidla Spirit a Opportunity pristávali do elíps o dĺžke 150 km.

Pristávanie pomocou raketového "nebeského žeriavu"

Hlavným zdrojom nepresnosti je prelet a brzdenie v atmosfére. Pre ďalšie spresnenie dráhy letu a zacielenie budú k dispozícii tiež štyri páry trysiek Reaktívneho riadiaceho systému (RCS), každý pár o ťahu cca 500 N.

Vozidlo je pri prelete vesmírom aj následnom zostupe atmosférou Marsu chránené tepelným štítom.

Zostup padákom[upraviť | upraviť zdroj]

Podobne ako Viking, Mars Pathfinder aj Mars Exploration Rover, tiež MSL bude spomalený veľkým padákom. Po riadenom vstupe do atmosféry, kedy bude kapsula spomalená na Mach 2, budú odhodené vyvažovacie závažia a bude otvorený padák pre nadzvukové rýchlosti. Po niekoľkých sekundách sa od zostavy oddelí teraz už nepotrebný 4,5 metrový tepelný štít, ktorý dopadne na povrch.

Aktívny zostup[upraviť | upraviť zdroj]

Asi minútu na to sa vozidlo s pristávacím žeriavom odpojí od aerodynamického štítu s padákom a vypadne z neho: Náledne ďalšie brzdenie obstarajú hydrazínové raketové motory žeriavu. Trysky budú na koncoch ramien okolo žeriavu, ktorý nesie vozidlo pod sebou. Pristávací žeriav bude pomocou radaru merať výšku a zostupovú rýchlosť a podľa nej aktívne meniť ťah motorov. Táto fáza zostupu potrvá necelú minútu.

Jeden z prvých záberov po pristátí v kráteri Gale, v pozadí sa vypína hora Mount Sharp

Pristávacia fáza[upraviť | upraviť zdroj]

Samotné pristatie bude mäkké, vozidlo bude spustené z pristávacieho žeriavu priamo na kolesá káblom a lanami dlhými približne 7,5 m: Dole sa po dobu 2 s uistí o polohe na pevnej zemi, potom kábel odpáli malými náložami. Žeriav počas toho času bude "levitovať" na plameňoch, po odpojení odletí čo najďalej, kde havaruje. Pojazdné laboratórium sa môže rovno vydať na prieskum Marsu. Plánované pristátie s pomocou „nebeského žeriavu“ je najinovatívnejším technologickým príspevkom misie Curiosity a doteraz nebolo nikdy použité pri reálnej misii.

Priebeh letu[upraviť | upraviť zdroj]

Sonda Curiosity úspešne vyštartovala pomocou nosnej rakety Atlas V541 z Mysu Canaveral 26. novembra 2011 o 16:02 SEČ. Počas preletu k Marsu vykonala 4 motorické korekcie dráhy, ktoré upravili jej trajektóriu kvôli presnejšiemu pristátiu na Marse.

Snímok zo sondy MRO zachytávajúca miesto pristátia Curiosity

Dňa 6. augusta 2012 o 05:17:39 UTC vozidlo úspešne pristálo v kráteri Gale.[1]. Na Zemi bola táto informácia potvrdená o 5:32 UTC, krátko na to dorazili aj prvé snímky z miesta pristátia. Postupne sa preveroval stav systémov roveru po pristátí a na Zem boli priebežne posielané aj ďalšie snímky. Na druhý deň (sol 1) rover vyklopil vysokoziskovú anténu a na Zem odoslal záznam zo zostupovej kamery MARDI, na ktorom bolo prvýkrát v histórii zachytené pristávanie kozmickej sondy na Marse z pohľadu samotného roveru. Na ďalší deň (sol 2) bol vyklopený aj stožiar roveru a navigačné kamery na ňom umiestnené začali snímať 360° panorámu okolia miesta pristátia.

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. PAVLOVIĆ, Pavle. NASA Lands Car-Size Rover Beside Martian Mountain [online]. Jet Propulsion Laboratory, 08.06.2012, [cit. 2012-06-08]. Dostupné online. (anglicky)

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]

Externé odkazy[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Mars Science Laboratory na českej Wikipédii.