Спирит (марсоход)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Спирит
Mars Exploration Rover A
KSC-03PD-0788112.jpg
Плановая проверка систем ровера перед отправкой на Марс
Заказчик

Соединённые Штаты Америки НАСА

Производитель

Boeing, Lockheed Martin

Задачи

Изучение Марса

Запуск

10 июня 2003 17:58:47 UTC

Ракета-носитель

Дельта-2 7925-9.5 D298

Стартовая площадка

Соединённые Штаты Америки мыс Канаверал SLC17A

NSSDC ID

2003-027A

SCN

27827

Технические характеристики
Масса

185 кг[1] (69,7 кг на Марсе)

Размеры

1,6 × 2,3 × 1,5 м

Мощность

140 ватт электроэнергии,
примерно 0,3-0,9 кВт·ч/сол (свыше 4,0 ампер),
Два литий-ионных аккумулятора ёмкостью 8 А·ч каждый[2]

Источники питания

Панели солнечных батарей на основе арсенида галлия

Движитель

максимальная — 5 см/сек,
1 см/сек (34 м/ч) на Марсе, с учётом проскальзывания колёс[3]

Срок активного существования

Планируемая: 90 сол (92,5 суток)
Эксплуатация: 2210 сол - последний контакт с ровером
Подвижность: 1892 сол с момента застревания в песчаной дюне
Всего: до 2623 сол - попытки установить контакт с марсоходом

Посадка на небесное тело

4 января 2004 года 4:35 UTC
MSD 46216 3:35 AMT
26 Tula 209 Дариский)

Координаты посадки

14°34′18″ ю. ш. 175°28′43″ в. д. / 14.5718° ю. ш. 175.4785° в. д. / -14.5718; 175.4785 (G) (O) в кратер Гусева

Целевая аппаратура
панорамная камера (Pancam)

помогает изучить структуру, цвет, минералогию местного ландшафта

навигационная камера (Navcam)

монохромная, с большим углом обзора, также камеры с более низким разрешением, для навигации и вождения.

миниатюрный термоэмиссионный спектрометр (Mini-TES)

изучает инфракрасный спектр камней и грунта для выделения объектов, заслуживающих более подробного анализа, также определяет процессы, которые сформировали их.

Hazcams, две монохромные камеры

камеры с 120-градусным полем зрения, обеспечивают дополнительные данные о состоянии ровера.

Мёссбауэровский спектрометр (MB) MIMOS II

проводит исследования минералогии железосодержащих пород и почв.

Альфа-частичный рентгеновский спектрометр (APXS)

анализ химического состава скал и почв.

Магниты

сбор магнитных частиц пыли.

Микрокамера (MI)

получает увеличенные изображения марсианской поверхности в высоком разрешении, своеобразный микроскоп.

Инструмент соскабливания породы (Rock Abrasion Tool, RAT)

торцевой алмазный бур, способный сделать отверстие диаметром 45 мм и глубиной 5 мм на скальной поверхности. Инструмент расположен на манипуляторе ровера и весит 720 грамм.

Скорость передачи

6—25 МБ/сутки

Бортовая память

ОЗУ 128 МБ[4]

Разрешение изображения

Самое высокое из всех марсоходов, включая Кьюриосити

Сайт проекта
Commons-logo.svg Спирит на Викискладе

«Спи́рит»[5], «Spirit» (англ. дух), или «MER-A» (сокр. от Mars Exploration Rover — A) — первый марсоход космического агентства НАСА из двух запущенных США в рамках проекта Mars Exploration Rover. Старт миссии состоялся 10 июня 2003 года[6]. Спускаемый аппарат с марсоходом совершил мягкую посадку на Марс 4 января 2004 года за три недели до прибытия его близнеца «Оппортьюнити» (MER-B), который был успешно доставлен в другой район Марса, смещенный по долготе на примерно 180 градусов. В конце 2009 года марсоход застрял в песчаной дюне. Последняя связь с Землей была 22 марта 2010 года.

Марсоход работал гораздо дольше, чем запланированные 90 солов (марсианских солнечных суток). Благодаря очистке солнечных батарей естественным ветром Марса выработка электроэнергии значительно повысилась, из-за чего «Спирит» продолжал эффективно функционировать долгое время, в конечном итоге значительно превысив запланированный срок службы. «Спирит» проехал 7,73 км вместо запланированных 600 м, что позволило сделать более обширные анализы геологических пород Марса.

1 мая 2009 года (через 5 лет, 3 месяца, 27 земных суток после посадки, что в 21,6 раза больше, чем запланированные 90 солов), «Спирит» застрял в песчаной дюне. Это была не первая такая ситуация с роверами, и в течение последующих восьми месяцев НАСА тщательно её анализировало; выполнялось моделирование участка, программирование, продолжались усилия по освобождению. Эти усилия продолжались до 26 января 2010 года, когда НАСА объявило, что высвобождению марсохода препятствует его расположение в мягком грунте, хотя научные исследования данного места продолжались.

Ровер продолжали использовать как стационарную платформу, общение со «Спиритом» прекратилось на 2210 сол (22 марта 2010 года). JPL продолжала попытки восстановить контакт с ровером до 24 мая 2011 года, когда НАСА объявило, что усилия не принесли результатов, ровер молчал. Прощание со «Спиритом» состоялось в штаб-квартире НАСА и транслировалось на NASA TV.

Название марсоходу было дано в рамках традиционного конкурса НАСА 9-летней девочкой русского происхождения Софи Коллиз, родившейся в Сибири и удочерённой американской семьей из Аризоны[7].

Содержание

Цели миссии[править | править вики-текст]

Сложенный «Спирит» на финальной сборке перед запуском.

Основной задачей миссии было изучение осадочных пород, которые, как предполагалось, должны были образоваться в кратерах (Гусева, Эребус и смежных), где когда-то могло находиться озеро или море. Однако классические осадочные породы найдены не были, в кратере в основном встречались породы вулканического происхождения.

Перед миссией марсохода были поставлены следующие научные цели[8]:

  • Поиск и описание разнообразия горных пород и почв, которые свидетельствуют о прошлой водной активности планеты. В частности, поиск образцов с содержанием минералов, которые отлагались под воздействием осадков, испарения воды, осаждения или гидротермальной активности.
  • Определение распространения и состава минералов, горных пород и почв, которые окружают место посадки.
  • Определить, какие геологические процессы сформировали рельеф местности и химический состав. Эти процессы могут включать в себя водную или ветровую эрозию, отложение осадков, гидротермальные механизмы, вулканизм и образование кратеров.
  • Проведение калибровки и проверки наблюдений за поверхностью, сделанных при помощи инструментов Марсианского разведывательного спутника. Это поможет определить точность и эффективность различных инструментов, которые используются для изучения марсианской геологии с орбиты.
  • Поиск железосодержащих минералов, выявление и количественная оценка относительных величин по определенным типам минералов, которые содержат воду или были сформированы в воде, таких как железосодержащие карбонаты.
  • Классификация минералов и геологических текстур и определение процессов, которые их образовали.
  • Поиск геологических причин, сформировавших те условия окружающей среды, которые существовали, когда на планете присутствовала жидкая вода. Оценка того, насколько данные условия были благотворны для жизни.

Ракета-носитель[править | править вики-текст]

Старт ракеты «Дельта-2» с марсоходом «Спирит» на борту.
Основная статья: Дельта-2

«Спирит» был запущен ракетой-носителем «Дельта II 7925». Это более мощная ракета-носитель, чем «Дельта-2 7925-H» с помощью которой был запущен его близнец — марсоход «Оппортьюнити».

Семейство ракет-носителей Дельта-2 находится в эксплуатации уже более 10 лет. С их помощью успешно запущены 90 проектов, в том числе и последние шесть миссий НАСА на Марс: «Mars Global Surveyor» и «Mars Pathfinder» в 1996 году, «Mars Climate Orbiter» в 1998 году, «Mars Polar Lander» в 1999 году, «Марс Одиссей» в 2001 году и «Феникс» в 2007 году.

Выработка энергии[править | править вики-текст]

Автопортрет «Оппортьюнити», декабрь 2004 года.
Установка солнечных батарей на «крылья» марсохода «Спирит».

Как и в миссии «Mars Pathfinder», электроэнергию, необходимую для питания систем марсоходов, вырабатывают панели солнечных батарей. Панели солнечных батарей расположились на «крыльях» марсоходов и состоят из отдельных ячеек, что значительно повышает надёжность миссии. Они разрабатывались специально для «Спирита» и «Оппортьюнити», для достижения максимальной площади сбора света, насколько это было возможным (см. снимок слева)[2].

Ещё одним новшеством для марсоходов является добавление тройного слоя из арсенида галлия. Это первое в истории исследования Марса использование трёхслойных солнечных батарей. Ячейки батарей способны поглотить больше солнечного света, чем их устаревшая версия, установленная на марсоходе «Соджорнер», работавшем в 1997 году. Солнечные элементы находятся в трёх слоях солнечных батарей марсохода и поэтому способны поглотить больше солнечного света, а вследствие этого могут вырабатывать больше электроэнергии для подзарядки литий-ионных аккумуляторов роверов.[2]

В миссии «Mars Pathfinder» марсоход «Соджорнер» использовал один литиевый аккумулятор ёмкостью 40 А·ч. В миссии «Mars Exploration Rovers» марсоходы используют два литий-ионных аккумулятора, ёмкостью 8 А·ч каждый. Во время работы «Оппортьюнити» на Марсе максимальный показатель выработки энергии солнечными панелями был близок к 900 Вт·час за 1 марсианский день, или сол. В среднем солнечные батареи «Спирита» и «Оппортьюнити» производили 410 Вт·час/сол.[2]

Осуществление связи[править | править вики-текст]

Связь с орбитальными аппаратами[править | править вики-текст]

Орбитальный аппарат «Марс Одиссей».

Марсоходы миссии «Mars Exploration Rovers» в качестве ретранслятора используют орбитальный аппарат «Марс Одиссей», который постоянно вращается вокруг красной планеты.

В течение 16 минут он находится в зоне «общения» с роверами, после чего скрывается за горизонтом. «Спирит» и «Оппортьюнити» могут «общаться» с орбитальным аппаратом в течение 10 минут, в этот период он принимает данные от марсоходов.[9]

Подавляющее большинство научных данных передаются составу миссии на Землю через антенну ровера, которая используется для общения с орбитальным аппаратом «Марс Одиссей» в дециметровом диапазоне (UHF). «Марс Одиссей» ретранслировал на землю основной объём научных данных, полученных с обоих марсоходов. Другой орбитальный аппарат, «Mars Global Surveyor», также использовался в качестве ретранслятора; он передал около 8 % всех данных, прежде чем вышел из строя в ноябре 2006 года, после 10 лет работы. Небольшой объём данных был передан непосредственно с роверов на Землю через антенну X-диапазона[9].

Орбитальные аппараты с мощными антеннами X-диапазона способны передавать на Землю данные с более высокой скоростью. Скорость передачи не высока, поэтому для её увеличения был построен Комплекс дальней космической связи в Канберре, диаметр главной параболической антенны которого составляет 70 метров.[9]

Связь с перелётным модулем[править | править вики-текст]

На перелётном модуле было установлено две антенны, необходимые для поддержания связи с Землёй. Всенаправленная антенна с низким коэффициентом усиления использовалась, когда корабль находился рядом с Землёй. В связи с тем, что она посылает сигнал во всех направлениях, ей не нужно наводиться на Землю, чтобы переключиться на другой канал связи. После этого в дело вступает остронаправленная антенна со средним коэффициентом усиления, для успешной работы она должна быть направлена в сторону Земли. Антенна имела острую диаграмму направленности, так как в полёте расстояние до Земли постепенно увеличивалось[9].

Устройство марсохода[править | править вики-текст]

Группа инженеров и техников работает над «Тепловым блоком электроники» (WEB).

Все системы марсохода зависят от мощного блока под названием «Мозговой центр», который в значительной степени защищён от воздействий на него низких температур. В центре ровера находится важный «Тепловой блок электроники», который отвечает за передвижение ровера, а также за развёртывание манипулятора. Бортовой компьютер примерно такой же мощности, как и портативный компьютер. Памяти примерно в 1000 раз больше, чем у его предшественника — марсохода «Соджорнер».[10]

Бортовой компьютер «Спирита» и «Оппортьюнити» построен на 32-битном радиационно-стойком процессоре RAD6000, работающем на частоте 20 МГц. Он содержит 128 мегабайт оперативной памяти, а также 256 мегабайт флэш-памяти.[10]

Подобно нашему мозгу, который находится под защитой черепа, системы марсохода защищены тем, что установлены в «Тепловом блоке электроники», который закреплён в модуле под названием «Электроника марсохода». Этот модуль расположен точно в центре ровера. Золотая плёнка на стенках блоков помогает задерживать выделенное тепло от обогревателей, поскольку ночные температуры на Марсе могут упасть до −96 °C. Термоизоляцией служит слой из аэрогеля. Аэрогель — уникальный материал, обладающий рекордно низкой плотностью и проявляющий высокую твёрдость, прозрачность, жаропрочность, чрезвычайно низкую теплопроводность и т. д. В воздушной среде при нормальных условиях плотность такой микрорешётки равна 1,9 кг/м³ за счёт внутрирешёточного воздуха, его плотность всего в 1,5 раза больше плотности воздуха, из-за чего аэрогель получил название «твёрдый дым»[10].

Весь комплекс, контролирующий балансировку ровера, можно сравнить с устройством человеческого вестибулярного аппарата. Инерциальное измерительное устройство оценивает угол наклона марсохода, эти данные помогают роверу делать более точные и плавные движения[10].

Главный компьютер следит за состоянием марсохода. Его программное обеспечение проверяет работоспособность всех систем ровера[10].

Инновации в миссии «Mars Exploration Rovers»[править | править вики-текст]

В стороне от опасностей[править | править вики-текст]

У марсоходов миссии «Mars Exploration Rovers» имеется система контроля за опасными зонами, в связи с чем во время передвижения роверы могут благополучно их избегать. Реализация данной системы является первой в истории изучения Марса, она разработана в Университете Карнеги-Меллона.

Мачта марсохода. Содержит панорамные и навигационные камеры.

Две другие подобные программы были объединены в одно программное обеспечение с целью повышения общей производительности. Первая следит за контролем работы двигателя, управляет колесами марсохода, чистящей щёткой, а также инструментом соскабливания породы (RAT). Вторая (работающая постоянно, как днём, так и ночью) следит за работой солнечных батарей ровера, перенаправляет энергию к двум аккумуляторам, а также управляет часами марсохода[11].

Улучшенное зрение[править | править вики-текст]

В общей сложности двадцать камер, помогающих марсоходам в поиске следов воздействия воды на Марсе, предоставляют Земле качественные фотографии планеты. Камеры миссии «Mars Exploration Rovers» делают снимки в самом большом разрешении за всю историю исследований Марса[11].

Достижения в области технологий помогло сделать камеры более легкими и компактными, что позволило установить по девять камер на каждом ровере, а также по одной камере на спускаемую платформу (DIMES). Камеры роверов разработаны в Лаборатории реактивного движения. Они являются самыми совершенными камерами, которые когда-либо опускались на другую планету[11].

Улучшенное сжатие данных[править | править вики-текст]

Система сжатия данных, также разработанная в Лаборатории реактивного движения, позволяет уменьшать объём данных для последующей передачи их на Землю. ICER создан на основе вейвлет-преобразований, со способностью обрабатывать изображения. Например, изображение размером 12 МБ в конечном итоге будет сжато до 1 МБ и, таким образом, займёт намного меньше места на карте памяти. Программа делит все изображения в группы, по 30 изображений каждая. Эта процедура существенно снижает риск потери снимков при их отправке на Землю, к Комплексу дальней космической связи в Австралии[11].

Создание карт местности при передвижении[править | править вики-текст]

Также инновацией для этой миссии является возможность создавать карты близлежащей местности. Для научной группы это весьма ценно, так как карты позволяют определить проходимость, угол наклона, а также солнечную фазу. Стереоснимки позволяют команде создавать 3D-изображения, что даёт возможность точно определять месторасположение наблюдаемого объекта. Карты, разработанные на основе этих данных, позволяют команде знать, как далеко роверу нужно проехать до необходимого объекта, они также помогают в наведении манипулятора[11].

Технология мягкой посадки[править | править вики-текст]

Испытания парашюта миссии «Mars Exploration Rovers» в большой аэродинамической трубе.
Воздушные подушки спускаемого аппарата (24 ячейки).
Первый снимок камеры DIMES, сама камера установлена на «днище» спускаемого аппарата.

Инженеры столкнулись с непростой задачей по снижению скорости космического аппарата c 12000 миль/ч при входе в атмосферу до 12 миль/ч при ударе о поверхность Марса[12].

Улучшенный парашют и подушки безопасности[править | править вики-текст]

Для входа в атмосферу, спуска и посадки в миссии «Mars Exploration Rovers» было использовано многое из наработок её предшественников: Миссии «Викинг» и «Mars Pathfinder». Для того, чтобы замедлить скорость снижения, миссия использует унаследованную технологию парашюта Миссии «Викинг» запущенных в конце 1970-х, а также миссии Миссии Mars Pathfinder 1997 года. Космические аппараты миссии «Mars Exploration Rovers» намного тяжелее предыдущих, базовая конструкция парашюта осталась той же, но площадь у него на 40 % больше, чем у предшественников[12].

Подушки безопасности также были усовершенствованы, данная технология смягчения приземления аппарата применялась в миссии «Mars Pathfinder». Вокруг посадочного модуля, содержавшего марсоход, находились двадцать четыре надутых ячейки. Подушки безопасности созданы из очень прочного синтетического материала, называемого «Vectran». Этот же материал используется в изготовления скафандров. Опять же, с увеличением веса космического аппарата, необходимо было создать более прочные подушки безопасности. Несколько тестов на падение показали, что дополнительная масса вызывает серьёзные повреждения и разрыв материала. Инженеры разработали двойную оболочку из подушек безопасности, призванные предотвратить серьёзные повреждения при высокоскоростной посадке, когда подушки безопасности могут соприкоснуться с острыми камнями и другими геологическими особенностями Красной планеты.[12]

Использование ракетных двигателей для замедления скорости снижения[править | править вики-текст]

Чтобы замедлить скорость спуска космического аппарата, использовались три реактивных двигателя (RAD), расположенных по его бокам. Радиолокационная установка (РЛС), установленная в нижней части посадочного модуля, определяла расстояние до поверхности. Когда спускаемый аппарат был на высоте 1,5 км, радиолокационная система привела в действие камеру Descent Image Motion Estimation Subsystem (DIMES). Камера сделала три фотографии поверхности (с задержкой 4 секунды), что позволило автоматически определить горизонтальную скорость спускаемого аппарата. Спустя некоторое время новая двигательная установка миссии «Mars Exploration Rovers» начала торможение марсохода «Спирит». Как и предполагалось, в кратере Гусева дуют сильные ветра, которые раскачивали спускаемый аппарат «Спирита» из стороны в сторону, препятствуя его безопасной посадке. Векторная система из реактивных двигателей (TIRS) препятствовала хаотичному движению из стороны в сторону, в результате чего спускаемый аппарат стал более стабильным при посадке. Во время спуска «Оппортьюнити» на Плато Меридиана была более благоприятная погода, чем в кратере Гусева, поэтому в этом случае не было необходимости задействовать систему TIRS для стабилизации спуска[12].

Улучшенная мобильность марсохода[править | править вики-текст]

Каждое колесо 26 сантиметров в диаметре и выполнено из алюминия.

Новое программное обеспечение помогает избегать преград при передвижении. Когда соприкосновение с породой неизбежно, в дело вступает усовершенствованная система подвески, с которой роверу намного легче совершать манёвры[13].

«Спирит» и «Оппортьюнити» обладали способностью преодолевать различные препятствие на каменистой местности Марса. Для миссии «Mars Exploration Rovers» система подвески, применённая ранее на марсоходе «Соджорнер», была модифицирована[13].

Система подвесок закреплена в задней части марсохода. Колёса увеличили в размерах, а также улучшили их конструкцию. Каждое колесо имеет диаметр 26 сантиметров. Их внутреннюю и внешнюю часть соединяет специальная спиралевидная структура, которая позволяет поглотить силу удара и не допустить её распространения. Система подвесок позволяет лучше преодолевать препятствия, например, камни, которые могут быть больше самих колёс. Каждое колесо имеет протектор с характерными выступами, которые обеспечивают улучшенное сцепление при езде по камням и мягкому грунту. Внутренняя часть колёс состоит из материала под названием «Solimide», который сохраняет свою эластичность даже при очень низких температурах и поэтому идеально подходит для суровых условий Марса[13].

Передвижение по путям наименьшего сопротивления[править | править вики-текст]

Марсоходы миссии «Mars Exploration Rovers» имеют лучшие физические характеристики, чем марсоход «Соджорнер» 1997 года, поэтому «Спирит» и «Оппортьюнити» могут быть более автономными. Инженеры улучшили авто-навигационное программное обеспечение вождения, включающее возможность делать и использовать трёхмерные карты местности, что делает роверы более самостоятельными[13].

Схематичный пример создаваемых трёхмерных карт местности.

Когда роверу дают команду на самостоятельное передвижение, он начинает анализировать близлежащую местность, после этого делает стереоизображения, с помощью которых выбирает наилучший безопасный маршрут. Марсоходам необходимо избегать любых препятствий на своем пути, поэтому роверы распознают их на своих стереоснимках. Эта инновация позволила передвигаться на более длинные расстояния, чем при ручной навигации с Земли. По состоянию на середину августа 2004 года марсоход «Оппортьюнити», используя автоматическую самонавигацию, проехал 230 метров (треть расстояния между кратером Игл и кратером Выносливость), марсоход «Спирит» — более 1250 метров из запланированных 3000 метров пути к «Холмам Колумбии»[13].

Автоматическая система навигации делает снимки близлежащей местности, используя одну из двух стереокамер. После этого стереоизображения преобразуются в трёхмерные карты местности, которые автоматически создаются программным обеспечением ровера. Программное обеспечение определяет, безопасна ли местность, какова степень проходимости, высота препятствий, плотность грунта и угол наклона поверхности. Из десятков возможных путей ровер выбирает кратчайший, самый безопасный путь к своей цели. Затем, проехав от 0,5 до 2 метров (в зависимости от того, сколько препятствий находится на его пути), ровер останавливается, анализируя препятствия, находящиеся неподалеку. Весь процесс повторяется, пока он не достигнет своей цели или же пока ему не прикажут остановиться с Земли[13].

Программное обеспечение вождения в миссии «Mars Exploration Rovers» более совершенно, чем у «Соджорнера». Система безопасности «Соджорнера» могла захватывать только по 20 точек на каждом шагу; система безопасности «Спирита» и «Оппортьюнити» обычно захватывает более 16 000 точек. Средняя скорость роверов, с учётом уклонения от препятствий, составляет около 34 метров в час — в десять раз быстрее, чем у «Соджорнера». За все три месяца своей работы «Соджорнер» проехал чуть более 100 метров. «Спирит» и «Оппортьюнити» превзошли этот рекорд в один и тот же день; «Спирит» проехал 124 метра за 125 сол, а «Оппортьюнити» проехал 141 метр за 82 сол.[13]

Ещё одна инновация в миссии «Mars Exploration Rovers» — это добавление визуальный одометрии, находящееся под контролем программного обеспечения. Когда ровер едет по песчаному или каменистому участку, то его колёса могут проскальзывать и вследствие этого выдавать неправильные показания механического одометра. Визуальная одометрия помогает исправить эти значения, показывая, как далеко на самом деле проехал марсоход. Она работает путём сравнения снимков, сделанных до и после короткой остановки, автоматически находя десятки приметных объектов (например: камни, следы от колес и песчаных дюн), отслеживая расстояние между последовательно снятыми изображениями. Объединение их в трёхмерные снимки предоставляет намного больше информации — все это гораздо легче и точнее, чем подсчёт пройденного расстояния по количеству оборотов колеса[13].

Батареи и обогреватели[править | править вики-текст]

Обогреватели, аккумуляторы и другие компоненты не способны выжить в холодные марсианские ночи, поэтому они находятся в «Тепловом блоке электроники». Ночная температура может упасть до −105 °C. Температура аккумуляторов должна быть выше −20 °C, когда они питают системы марсохода, и выше 0 °C при их подзарядке. Обогрев «Теплового блока электроники» происходит за счет электрических и восьми радиоизотопных обогревателей, а также за счёт тепла, выделяемого самой электроникой.[14]

Каждый радиоизотопный обогреватель производит около одного ватта тепла и содержит около 2,7 г диоксида плутония в гранулах, по форме и размеру напоминающих ластик на торце простого карандаша. Каждая гранула заключена в металлическую оболочку из плутониево-родиевого сплава и окружена несколькими слоями углеродно-графитовых композитных материалов, что делает весь блок по размеру и форме напоминающим C-элементный аккумулятор. Эта конструкция из нескольких защитных слоёв была протестирована, причём диоксид плутония находится внутри обогревательных элементов, что значительно снижает риск загрязнения планеты при аварийном разрушении марсохода во время посадки. Другие космические аппараты, в том числе «Марс Пасфайндер» и марсоход «Соджорнер», для поддержания оптимальной температуры электроники использовали только радиоизотопные обогреватели[14].

Конструкция[править | править вики-текст]

Спектрометр альфа-частиц (APXS).
Тепловой эмиссионный спектрометр (Mini-TES).
Главная камера ровера (PanCam).

Автоматическая межпланетная станция проекта MER включает в себя спускаемый аппарат и перелётный модуль. Для разных этапов торможения в атмосфере Марса и мягкой посадки спускаемый аппарат содержит теплозащитный экран конической формы, парашютную систему, твердотопливные ракетные двигатели и шаровидные воздушные подушки.

Масса основных компонентов АМС
Основные составляющие Компонент Масса Дополнение
Перелётный модуль 243 кг включая 50 кг топлива
Спускаемый аппарат Теплозащитный экран 78 кг
Задний экран и парашют 209 кг
Посадочная платформа 348 кг
Всего 878 кг
Марсоход 185 кг
Суммарная масса 1063 кг

Марсоход имеет 6 колёс. Источником электроэнергии служат солнечные батареи мощностью до 140 ватт[15]. При массе в 185 кг марсоход оснащён буром, несколькими камерами, микрокамерой (MI) и двумя спектрометрами, смонтированными на манипуляторе.[16][17]

Поворотный механизм марсохода выполнен на основе сервоприводов. Такие приводы расположены на каждом из передних и задних колёс, средняя пара поворотных приводов не имеет. Поворот передних и задних колёс марсохода осуществляется при помощи электромоторов, действующих независимо от моторов, обеспечивающих перемещение аппарата.

Когда марсоходу необходимо повернуть, двигатели включаются и поворачивают колёса на нужный угол. Всё остальное время двигатели, наоборот, препятствуют повороту, чтобы аппарат не сбивался с курса из-за хаотичного движения колёс. Переключение режимов поворот-тормоз производится с помощью реле.

Также марсоход способен копать грунт (траншею), вращая одно из передних колес, сам оставаясь при этом неподвижным.

Бортовой компьютер построен на процессоре RAD6000 с частотой 20 МГц, 128 МБ DRAM ОЗУ, 3 МБ EEPROM и 256 МБ флэш-памяти[4]. Рабочая температура робота от минус 40 до плюс 40 °C. Для работы при низких температурах используется радиоизотопный нагреватель, который может дополняться также электрическими нагревателями, когда это необходимо.[18] Для теплоизоляции применяется аэрогель и золотая фольга.

Инструменты ровера:

  • Панорамная камера (Pancam) — помогает изучить структуру, цвет, минералогию местного ландшафта.
  • Навигационная камера (Navcam) — монохромная, с большим углом обзора, также камеры с более низким разрешением, для навигации и вождения.
  • Миниатюрный тепловой эмиссионный спектрометр (Mini-TES) — изучает скалы и почвы, для более подробного анализа, также определяет процессы, которые сформировали их.
  • Hazcams, две монохромные камеры со 120-градусным полем зрения, обеспечивающие дополнительные данные о состоянии ровера.

Манипулятор ровера содержит следующие инструменты:

  • Миниатюризованный мёссбауэровский спектрометр (MB) MIMOS II — проводит исследования минералогии железосодержащих пород и почв.
  • Спектрометр альфа-частиц (APXS) — анализ химического состава скал и почв.
  • Магниты — сбор магнитных частиц пыли.
  • Микрокамера (MI) — получает увеличенные изображения марсианской поверхности в высоком разрешении, своеобразный микроскоп.
  • инструмент соскабливания породы (en:Rock Abrasion Tool, RAT; букв. перевод аббревиатуры — «крыса») — алмазный торцевой бур, способный сделать отверстие диаметром 45 мм и глубиной 5 мм на скальной поверхности, а затем смести остатки породы с места соскоба. Инструмент весит 720 грамм, потребляет мощность 30 Вт.

Разрешение камер 1024×1024 пикселей. Полученные данные сохраняются со сжатием ICER для последующей передачи.

Сравнение Спирита c другими марсоходами[править | править вики-текст]

Модели всех трёх марсоходов в сравнении: Соджорнер (самый маленький), Спирит/Оппортьюнити (средний), Кьюриосити (самый большой)
Кьюриосити MER Соджорнер
Запуск 2011 2003 1996
Масса (кг) 899 174[19] 10,6[20]
Размеры (в метрах, Д×Ш×В) 3,1 × 2,7 × 2,1 1,6 × 2,3 × 1,5[19] 0,7 × 0,5 × 0,3[20]
Энергия (кВт·ч/сол) 2.5-2,7 0,3—0,9[21] < 0,1[22]
Научные инструменты 10[23] 5 4[20]
Максимальная скорость (см/сек) 4 5[24] 1[25]
Передача данных (МБ/сутки) 19—31 6—25[26] < 3,5[27]
Производительность компьютера (MIPS) 400 20[28] 0,1[29]
Оперативная память (МB) 256[30] 128 0,5
Расчётный район посадки (км) 20×7 80×12 200×100


Обзор миссии[править | править вики-текст]

Место посадки «Спирита», фото с аппарата MRO (4 декабря 2006 года)
Посадочное место «Спирита» (обозначено звездой)

Основная задача «Спирита» заключалась в том, чтобы марсоход продержался 90 сол (92,5 земных суток), за это время проводя многочисленные исследования Марса. Миссия получила несколько расширений и продолжалась в течение ~2208 сол. 11 августа 2007 года «Спирит» стал вторым аппаратом по сроку функционирования на поверхности Марса — 1282 сол, предыдущий рекорд принадлежал спускаемому аппарату «Викинг-2». «Викинг-2» использовал ядерную энергию, в то время как «Спирит» питался только от солнечных батарей. 19 мая 2010 года «Оппортьюнити» стал самым долго функционирующим аппаратом в истории Марса, предыдущий рекорд в 2245 сол принадлежал спускаемому аппарату «Викинг-1». 22 марта 2010 года «Спирит» передал своё последнее сообщение; таким образом, ему не хватило 1 месяца, чтобы превзойти аппарат «Викинг-1» по сроку службы.

Общее количество пройденного пути по состоянию на 22 марта 2010 года (2210 сол) составило 7,7305 километра.


События[править | править вики-текст]

2004[править | править вики-текст]

Спускаемый аппарат со «Спиритом» успешно приземлился на поверхность Марса в 4:35 UTC 4 января 2004 года. Это было началом его миссии планируемой продолжительностью в 90 сол. Очистка солнечных батарей позволила продлить его миссию, и она продолжалась до 2010 года.

Мемориальная Станция шаттла Колумбия[править | править вики-текст]

«Спирит» был направлен в кратер Гусева, который раньше, возможно, был озером. Ровер приземлился примерно в 10 км от центра эллипса планируемой посадки в точке с координатами 14°34′18″ ю. ш. 175°28′43″ в. д. / 14.5718° ю. ш. 175.4785° в. д. / -14.5718; 175.4785 (G) (O)

После того, как сработали подушки безопасности и посадочная платформа остановилась, ровер выехал и начал передавать панорамные изображения. Они дают ученым необходимую информацию для выбора геологических объектов, перспективных для научных исследований.

Данное панорамное изображение показывает холмы на горизонте до 27 км. Команда MER назвала посадочную платформу «Мемориальная станция шаттла Колумбия» в честь семи астронавтов, погибших в космической катастрофе шаттла Колумбия.

Панорама с места посадки, видны Аполлоновы холмы.
Панорама с места посадки, видны Аполлоновы холмы.

Сонная лощина[править | править вики-текст]

Первый цветной снимок, составлен из нескольких изображений «Спирита».

«Сонная лощина» — мелкое углубление, кратер (в правой части фото) диаметром 9 метров, заинтересовавший учёных из НАСА. Ровер покинул посадочную платформу и был направлен для исследования этого кратера, находящегося на расстоянии 12 метров.

Первое цветное фото[править | править вики-текст]

Справа первое цветное изображение, составленное из нескольких снимков, полученных панорамной камерой «Спирита». У снимка было самое высокое разрешение, когда-либо принятое с поверхности другой планеты. «Мы видим мозаику из четырёх снимков Pancam: одно в высоту и три в ширину», сказал конструктор камеры Джим Белл из Корнельского университета. Показанный снимок имел разрешение 4000 на 3000 пикселей. Тем не менее, Pancam камера может делать снимки 8 раз больше этого, также они могут быть сняты в стереоформате (например, в два слоя, что делает разрешение в два раза больше). Цвета являются достаточно точными.

Камера Pancams делает чёрно-белые снимки. Тринадцать вращающихся фильтров производят одно изображение в разных цветовых спектрах. После получения на Земле, эти снимки могут быть скомбинированы для получения цветного изображения.

Проблемы с флэш-памятью[править | править вики-текст]

21 января 2004 года (18-й сол с момента посадки) «Спирит» неожиданно перестал общаться с центром управления. На следующий день ровер на скорости 7,8 бит/с передал сигнал, подтверждающий, что марсоход принял сообщение с Земли, но находится в режиме сбоя, ответы на команды будут передаваться только периодически. Было заявлено, что возникла серьезная неисправность, однако потенциально восстановимая в случае, если причиной проблемы является программная ошибка, а не аппаратный сбой. «Спириту» была дана команда передать данные о его техническом состоянии. 23 января ровер сначала отправил несколько коротких сообщений на очень низкой скорости, после чего, наконец, произвел передачу 73 мегабит (~9,1 мегабайт) в X-диапазоне через ретранслятор «Марс Одиссей». Эти данные показали, что марсоход не перешёл в спящий режим, а значит, он продолжает расходовать энергию в аккумуляторах и перегреваться, что потенциально может окончательно вывести его из строя, если проблема не будет исправлена в ближайшее время. На 20-й сол инженеры отправили команду SHUTDWN_DMT_TIL («Shutdown Dammit Until …», «отключиться к черту до …»), чтобы ровер отключился до заданного времени и перестал расходовать энергию, однако он проигнорировал эту команду.

Основной версией о сложившейся неполадке стало то, что марсоход застрял в т. н. «перезагрузочной петле». Марсоход был запрограммирован на перезагрузку, если в системе обнаружится неисправность. Однако, если ошибка происходила непосредственно в процессе перезагрузки, то система начинала циклически перезагружаться снова и снова. Тот факт, что проблема оставалась даже после перезагрузки, мог означать, что ошибка была не в оперативной памяти, а во флэш-памяти или в аппаратном сбое EEPROM. Последний случай, вероятнее всего, означал бы выход ровера из строя. Предполагая, что ошибка может быть именно во флэш-памяти или EEPROM, инженеры предприняли действия по перезагрузке ровера без использования флэш-памяти. Имелась возможность передавать ограниченный набор команд по радио, достаточный, однако, для того, чтобы приказать марсоходу перезагрузиться без использования флэш-памяти, что, в конечном итоге, привело к разрыву «перезагрузочной петли» и восстановлению работоспособности.

24 января 2004 года инженеры ровера объявили, что проблема была во флэш-памяти и программном обеспечении, использовавшем её для записи. Было заявлено, что аппаратная часть флэш-памяти работала нормально, а программный модуль управления файлами оказался «недостаточно отказоустойчивым» для выполняемых «Спиритом» операций, подчеркивая, что проблема была вызвана именно ошибкой в программном обеспечении, а не неисправностью оборудования. Инженеры НАСА обнаружили, что в файловой системе содержалось слишком много файлов, что было классифицировано как незначительная проблема. Большинство из них содержали данные, собранные во время полета, и не были нужны для дальнейшей работы. Придя к этому выводу, инженеры удалили часть файлов и переформатировали файловую систему на флэш-памяти. 6 февраля (33-й сол) марсоход был приведён в рабочее состояние, и научные исследования возобновились.

Первое бурение на Марсе[править | править вики-текст]

Камень Адирондак после бурения инструментом RAT.

Круглое неглубокое отверстие на изображении образовано в ходе первого бурения породы на Марсе. Инструмент RAT на марсоходе Спирит просверлил отверстие в камне, названном Адирондак, 6 февраля 2004 года (34-й сол). Глубина отверстия составляет 2,65 мм, а диаметр — 45,5 мм. Оно открывает свежие горные породы для ближайшего исследования с помощью микроскопической камеры и двух спектрометров, которые находятся на руке-манипуляторе. Этот снимок был сделан панорамной камерой, с помощью его можно быстро определить успешность бурения.

«RAT превзошел все наши ожидания», — сказал Стив Горевэн, ведущий ученый инструментов соскабливания породы на обоих роверах. «С такими параметрами сверления, я не думал, что оно будет настолько глубоким. На самом деле, когда мы увидели практически идеальный круг, я был взволнован; я мог о таком только мечтать. Также отверстие было хорошо очищено от пыли».

Камень Мими (40-й сол)[править | править вики-текст]

Камень Мими в искусственных цветах

Это цветное изображение, сделанное панорамной камерой «Спирита» на 40-й сол (13 февраля 2004 года). На снимке камень под названием Мими. Мими — всего лишь один из множества камней в этой области. Область носит название Stone Council (Братство Камня, от одноимённого романа), но камень отличается от всех любых камней, которые ученые увидели в кратера Гусева до сих пор. Чешуйчатая поверхность камня Мими приводит ученых к ряду гипотез. Мими, возможно, был подвергнут высокому давлению вследствие захоронения в глубоких слоях или ударного воздействия, или он когда-то был частью дюны, спрессовавшейся в виде чешуйчатых слоёв, процесс, который иногда связан с действием воды.

Камень Хамфри[править | править вики-текст]

Ровер на 85-й сол, снимок сделан аппаратом «Марс Глобал Сервейор»

5 марта 2004 года НАСА объявило, что «Спирит» нашёл указания на наличие воды в прошлом в камне под названием «Хамфри». Доктор Раймонд Арвидсон, профессор университета МакДоннела, кафедры планетарных наук в Университете Вашингтона, Сент-Луисе, сообщил во время конференции НАСА, прессе: «Если бы мы нашли этот камень на Земле, мы бы сказали, что он вулканический, и в нём побывало немного жидкости, которая двигалась по его трещинам». В отличие от камня, найденного марсоходом «Оппортьюнити», этот образец сформировался из магмы, а затем в его небольших трещинах появился ярко окрашенный материал, который выглядит как кристаллизовавшиеся минералы. Если эта интерпретация верна, то минералы, скорее всего, возникли из водного раствора, который воздействовал на него после того, как камень сформировался.

Кратер Бонневиль[править | править вики-текст]

11 марта 2004 года (65-й сол) «Спирит» достиг кратера Бонневиль, проехав 370 м. Кратер имеет около 200 метров в диаметре, его поверхность на 10 м ниже окружающей поверхности. В Лаборатории реактивного движения решили, что нет смысла отправлять марсоход внутрь кратера, так как они не видят в нём интересных для исследования объектов. «Спирит» поехал вдоль южного края кратера и направился на юго-запад к холмам Колумбии.

Панорама кратера Бонневиль.
Панорама кратера Бонневиль.


Кратер Миcсула[править | править вики-текст]

На 105-й сол «Спирит» достиг кратера Миссула с приблизительным диаметром 100 м и глубиной около 20 м. Кратер Миссула не был сочтён приоритетной целью для исследования, поскольку он не содержит горных пород, более древних, чем ранее изученные. Ровер обогнул его по северному краю и направился на юго-восток.

Панорама кратера Миссула.
Панорама кратера Миссула.

Кратер Лахонтен[править | править вики-текст]

Кратер Лахонтен, снятый на 120-й сол.

«Спирит» достиг кратера Лахонтен на 118-й сол и ехал по его краю до 120-го сола. Кратер Лахонтен имеет около 50-60 метров в диаметре и около 10 метров в глубину. Длинная дюна простирается далеко от его юго-западного края; марсоход обошёл её, так как неизвестные дюны представляют большой риск для колёс ровера, которые могут забуксовать в мягком грунте.

Холмы Колумбия[править | править вики-текст]

На 159-й сол «Спирит» достиг одной из многих целей на Холмах Колумбии — места, названного Западный Отрог (West Spur). Лощина Хэнка (Hank’s Hollow)[31] у подножия Холмов Колумбии изучалась в течение 23 солов; в ней был обнаружен необычный камень, названный «Горшок с Золотом» (Pot of Gold).

«Спирит» взял путь к скале под названием «Шерстяная Заплатка» (Wooly Patch) и изучал её с 192-го по 199-й сол. На 203-й сол «Спирит» ехал на юг, вверх по склону, и прибыл к обнажению скальных пород, названному «Кловис» (Clovis). Скала изучалась с 210-го по 225-й сол. После Кловис ровер изучал другие цели — Авен (226—235 сол), Тетл (Tetl, «камень» на языке майя, 270 сол), Учбен (Uchben — «древний») и Паленке (Palenque, 281—295 сол), Лютефиск (Lutefisk, 296—303 сол). В течение 239—262 сол «Спирит» был остановлен из-за верхнего соединения Марса, так как в это время Солнце находится между Землёй и Марсом и связь между ними невозможна.

«Спирит» ездил вокруг холма Хасбанда (Husband Hill, назван в честь астронавта Р. Хасбанда, погибшего в катастрофе шаттла «Колумбия»), и в 344 сол был готов направиться к «Cumberland Ridge», «Larry’s Lookout» и «Tennessee Valley».

Цветная панорама места "Larry's Lookout".
Цветная панорама места "Larry's Lookout".

2005[править | править вики-текст]

На 371 сол «Спирит» прибыл к камню под названием «Спокойствие» в верхней части хребта Камберленд. Спирит исследовал камень с помощью инструмента RAT на 373 сол.

К 390 сол (в середине февраля 2005 г.) «Спирит» поехал в направлении места «Larry’s Lookout», под гору в обратном направлении. Инженеры пытались сохранить столько энергии, сколько бы хватило для подъема в гору.

«Спирит» в пути выполнил ряд задач, в том числе исследовал почву, под названием «Пасо Роблес», в ней ровер обнаружил наибольшую концентрацию соли, которое было найдено на Красной планете. Также почва содержала большое количество фосфора, однако не так много, как у камня «Wishstone». Скваерс сказал насчёт открытия: «Мы все еще пытаемся разобраться, что это означает, но, очевидно, что с большой концентрацией соли вокруг, раньше здесь был рукав воды».

Пыльные вихри[править | править вики-текст]

К 9 марта 2005 года производительность солнечных панелей марсохода снизилась до 60 %, тогда как изначально было 93 %. 10 марта ровер наблюдал за пыльными дьяволами. Ученые НАСА предполагают, что пыльные дьяволы должны очистить солнечные панели от пыли, тем самым значительно увеличив продолжительность миссии. Это первый пыльный дьявол, который когда-либо замечали «Спирит» или «Оппортьюнити», также это один из лучших моментов миссии. Ранее их сфотографировал только зонд «Пасфайндер» с марсоходом «Соджорнер».

Члены миссии «Спирита» сообщили, что 12 марта 2005 года счастливая встреча с пыльным дьяволом очистила солнечные батареи от пыли. Уровень вырабатываемой энергии резко вырос, ежедневные исследования будут расширены.

Видео пыльного дьявола на Марсе, сфотографировал марсоход «Спирит». Счётчик в левом нижнем углу указывает время в секундах, фотографии были смонтированы в видео. На заключительном кадре можно увидеть, что пыльный дьявол оставил след на поверхности Марса.


Прибытие к холму Хасбанда[править | править вики-текст]

На 582 сол, 21 августа 2005 года «Спирит» достиг вершины холма Хасбанда, была получена 360-градусная панорама.

Панорама холма Хасбанда.
Панорама холма Хасбанда.

2006[править | править вики-текст]

В 2006 году «Спирит» отправился к месту под названием Домашнее плато (Home Plate), и достиг её в феврале.

Домашнее плато (744 сол)[править | править вики-текст]

Скалы возле выступающей части Домашнего плато
Фото «Спирита», также видны следы от колёс ровера, изображение снято с помощью аппарата Mars Reconnaissance Orbiter.

Спирит прибыл к северо-западной части Домашнего плато и поднялся на слоистые обнажения к 744 сол (февраль 2006 года), приложив для этого большие усилия. С помощью манипулятора были проведены научные исследования.

В 2007 году Спирит провел несколько месяцев у основания Домашнего плато. К 1306 сол Спирит взобрался на восточный край Домашнего плато. В сентябре и октябре ровер исследовал горную породу и почву в разных местах южной части Домашнего плато. 6 ноября Спирит достиг западного края Домашнего плато и начал передавать панорамные снимки плато.

Холм МакКула[править | править вики-текст]

Возможные метеориты, найденные на хребте «Небольшой приют»

Следующая остановка «Спирита» была запланирована на северном склоне холма МакКула, где «Спирит» будет получать достаточное количество солнечного света во время марсианской зимы. На 16 марта 2006 года, JPL объявило, что у «Спирита» начались проблемы с правым передним колесом, вскоре оно вообще перестало работать. Несмотря на это, «Спирит» по-прежнему делает успехи в исследовании холма МакКула, в связи со сломанным колесом, инженеры перепрограммировали ровер, теперь он будет ехать задом, волоча за собой поломанное колесо. В конце марта «Спирит» столкнулся с рыхлой почвой, которая препятствует исследованию холма МакКула. Было принято решение о прекращении исследования холма МакКула и вместо этого его отправили исследовать соседний хребет под названием «Небольшой приют».

Хребет «Небольшой приют»[править | править вики-текст]

Добравшись до хребта 9 апреля 2006 года, ровер припарковался на гребне с уголом наклона в 11° к северу, «Спирит» провел восемь месяцев на гребне, в это время он наблюдал за ближайшими окресностями. Ровер не передвигался, так как у него был низкий уровень энергии, проблемы с энергией он испытывал во время марсианской зимы. Ровер сделал своё первое движение, когда совершил короткий манёвр к камню, чтобы он был в пределах досягаемости роботизированной руки, в начале ноября 2006 года, после коротких дней верхнего соединения Марса, связь с Землёй была ограничена.

Во время нахождения «Спирита» на хребте «Небольшой приют» он исследовал два камня и получил химический анализ, подобный составу метеорита «Heat Shield Rock», который нашёл марсоход «Оппортьюнити». Названный «Чжун Шань» в честь людей: Сунь Ят-сена и Аллан Хиллз, за место в Антарктиде, где было найдено несколько марсианских метеоритов, они выделялись на фоне снега, так как были темнее его. Далее проводилось спектрографическое тестирование, чтобы определить точный состав пород, которые могут оказаться метеоритом.

2007[править | править вики-текст]

Обновление программного обеспечения[править | править вики-текст]

4 января 2007 года, к 3-й годовщине посадки, программное обеспечение марсоходов было обновлено. Теперь марсоход мог самостоятельно принимать решение о необходимости передачи изображения, изучения горной породы, протягивания манипулятора и т. д., без участия операторов с Земли. Это существенно ускорило исследования, так как отпала необходимость согласования действий аппарата, который больше не ждал радиосигнала из НАСА, и упростило работу исследователей, до этого самостоятельно анализировавших сотни изображений, приходящих от марсохода.

Открытие «Ключа»[править | править вики-текст]

Ровер открывает почву богатую кремнезёмом

Нерабочее колесо «Спирита» принесло пользу для программы. Ровер с декабря 2007 года тянет за собой не работающее колесо, которое соскабливает верхний слой марсианского грунта, открывая новые участки земли. Учёные считают, что такие срезы содержат достаточно сведений о прошлом окружающей среды Марса, которая, по их мнению, была идеальна для жизни микробов.

Она похожа на районы Земли, где вода или пар от горячих источников вступают в контакт с вулканическими породами. «На Земле эти места, как правило, кишат бактериями», — сказал главный оператор марсохода Стив Скуирес. «Мы этому очень рады», — добавил на встрече Американского геофизического союза (AGU). Этот район содержит высокую концентрацию кремнезёма — главного компонента стекла. Исследователи пришли к выводу, что яркий материал мог образоваться только двумя способами. Первый: горячие месторождение под землёй, когда вода растворяется с кремнезёмом в одном месте, а затем извергается наружу (например, гейзером). Второй: кислый пар, поднимающийся через трещины в горных породах впитывает минеральные компоненты, затем оставляет их позади кремнезём. Важная вещь состоит в том, какая из гипотез верна, так как это имеет значение о прошлом среды на Марсе. Скуирес объяснил для BBC News, что горячая вода представляет собой среду, в которой микробы могут свободно развиваться, производя кремнезём. Скуирес добавил: «В любом месте Земли, вы можете найти горячие источники, а в ней есть все необходимые компоненты для микробной жизни».

Пыльный шторм[править | править вики-текст]

Автопортрет «Спирита» показывает пыль, скопившуюся на солнечных панелях (октябрь 2007 года)

К концу июня 2007 года пылевые бури начали закрывать марсианскую атмосферу пылью. Пыльная буря усилилась, и 20 июля как у «Оппортьюнити», так и у «Спирита» появилась реальная возможность выйти из строя из-за отсутствия солнечного света, который нужен им для выработки энергии. НАСА распространило сообщение для прессы, в котором говорилось: (частично) «Мы верим в наши роверы, и надеемся, что они переживут этот шторм, но они не разрабатывались для таких условий». Основная проблема заключалась в том, что пыльная буря резко снизила поступление солнечного света. В атмосфере Марса находится так много пыли, что она блокирует 99 процентов прямых солнечных лучей, которые должны падать на солнечные панели. Марсоход «Спирит», который работает на другой стороне Марса, получал немного больше света, чем его близнец «Оппортьюнити».

Обычно солнечные батареи на роверах вырабатывали около 700 ватт·час (2,5 МДж) энергии в день. Во время бури они вырабатывали значительно меньше энергии, роверы генерировали только 128 ватт·час (0,48 МДж) в день. Если роверы будут вырабатывать менее 150 ватт·час (0,54 МДж) в день, то они начнут терять заряд аккумуляторов. Если аккумуляторы иссякнут, то основное оборудование, скорее всего, выйдет из строя из-за сильного холода. Инженеры запрограммировали оба ровера на низкое потребление энергии для того, чтобы переждать бурю. В конце августа буря начала ослабевать, что позволило роверам успешно зарядить свои аккумуляторы. Они продолжали находиться в спящем режиме, чтобы переждать остатки бури.

2008[править | править вики-текст]

Карта маршрута «Спирита», до 1506 сола (2 апреля 2008 года). Место посадки находится в левом верхнем углу.

10 ноября 2008 года из-за обширных пылевых бурь выработка энергии сократилась до 89 Вт·час в день — критический уровень. Сотрудники НАСА выразили надежду, что «Спирит» переживёт бурю, выработка энергии увеличится, и что ветер очистит солнечные панели от пыли. Инженеры пытались сэкономить энергию за счёт отключения некоторых приборов, включая обогреватели. 13 ноября 2008 года марсоход проснулся и осуществил контакт с ЦУП по расписанию.

С 14 ноября 2008 года по 20 ноября 2008 года солнечные панели «Спирита» вырабатывали 169 Вт·час в день. Обогреватель для Теплового Эмиссионного Спектрометра (который потреблял около 27 ватт·час энергии в день) был отключен 11 ноября 2008 года, его тестирование показало, что он повреждён, его отключение позволило сэкономить значительную часть энергии, так необходимую для обогревателя ровера. Вскоре произошло верхнее соединение Марса (положение, когда Солнце находится между Марсом и Землёй,), и поэтому с 29 ноября 2008 года по 13 декабря 2008 года общение с марсоходом было невозможно.

2009[править | править вики-текст]

В левой части изображения рыхлый грунт, в которой застрял ровер.

6 февраля 2009 года ветер удачно сдул часть пыли с солнечных панелей. Это привело к увеличению выработки энергии до 240 ватт·час в день. НАСА заявило, что прибавка энергии будет использоваться преимущественно для передвижения.

С 18 по 28 апреля выработка энергии продолжала увеличиваться, за счёт новых очисток панелей ветром. Выработка энергии поднялась с 223 ватт·час в день (31 марта), до 372 ватт·час в день (29 апреля).

Увязание в песчаной дюне[править | править вики-текст]

1 мая 2009 года ровер застрял в мягком грунте, богатом сульфатом железа (ярозитом) и скрытом под коркой нормального грунта. Сульфат железа очень рыхлый, и колёса ровера прокручиваются в нём. Члены команды Лаборатории реактивного движения воссоздали ситуацию с помощью макета марсохода на Земле и проводили с ним испытания; также они проводили компьютерное моделирование в попытках найти выход из сложившейся ситуации. Ситуацию особенно трудно воспроизвести на Земле, так как на Марсе сила тяжести меньше и слабее атмосферное давление. Тесты с макетом «Спирита» были проведены в Лаборатории реактивного движения в специальной песочнице, чтобы попытаться сымитировать рыхлый грунт в условиях слабой гравитации. Попытки высвобождения ровера начались 17 ноября 2009 года.

17 декабря 2009 года правое переднее колесо неожиданно отработало в нормальном режиме в течение первых трёх попыток вращения. Было неизвестно, насколько это поможет, так как правое заднее колесо вышло из строя 28 ноября и оставалось неработающим до конца миссии. У ровера оставалось только четыре полностью работающих колеса. Возникла опасность, что если команда не сможет освободить ровер и отрегулировать угол наклона солнечных панелей, то марсоход сможет продержаться только до мая 2010 года.

Цветная панорама места под названием «Троя».
Цветная панорама места под названием «Троя».

2010[править | править вики-текст]

Стационарная платформа для исследований[править | править вики-текст]

Заключительное путешествие «Спирита» вокруг «Домашней плиты» — конечная точка всего маршрута.

26 января 2010 года, после нескольких месяцев неудачных попыток освобождения марсохода, НАСА решило переименовать миссию ровера, назвав его стационарной платформой для исследований. Усилия были направлены на подготовку более подходящего положения по отношению к Солнцу, для обеспечения эффективной подзарядки аккумуляторов ровера. Это было необходимо для сохранения самых нужных инструментов во время марсианской зимы. 30 марта 2010 года «Спирит» не вышел на запланированный сеанс связи, и, как предполагают инженеры, перешёл в спящий режим из-за нехватки энергии.

Последний сеанс связи[править | править вики-текст]

Последняя связь с марсоходом была на 2210 сол (22 марта 2010 года), есть большая вероятность того, что батареи марсохода потеряли так много энергии, что в какой-то момент часы миссии остановились. В предыдущие зимы марсоход смог оставаться под нужным углом на Солнце и сохранять свою внутреннюю температуру не ниже −40 °C, но так как марсоход застрял в песке и не был под нужным углом на Солнце, по оценкам, его внутренняя температура упала примерно до −55 °C.

2011[править | править вики-текст]

Конец миссии[править | править вики-текст]

Лаборатория реактивного движения продолжала попытки восстановить контакт со «Спиритом» до 25 мая 2011 года, когда НАСА объявило о прекращении усилий восстановить с ним контакт, а также о завершении миссии. Основной причиной выхода марсохода из строя считается воздействие низких температур, повредивших важные детали и оборудование. Из-за суровых марсианских зим и недостаточного количества солнечного света марсоход получал недостаточно энергии, поэтому обогреватели работали нестабильно.

Фильмография[править | править вики-текст]

Галерея[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

  • «Оппортьюнити» — второй марсоход NASA из двух запущенных в рамках проекта Mars Exploration Rover.
  • «Кьюриосити» — марсоход НАСА, запущенный 26 ноября 2011 года.


Места посадок автоматических станций на Марсе[править | править вики-текст]

Горы Тарсис Равнина Эллада Гора Олимп Долины Маринер Земля Аравия Амазонское плато Гора Элизий Равнина Исиды Киммерийская земля Равнина Аргир Гора АльбаКарта Марса
Описание изображения

Спирит Спирит

Mars rover msrds simulation.jpg Оппортьюнити

Марсопроходец Mars Pathfinder

Viking Lander model.jpg Викинг-1

Viking Lander model.jpg Викинг-2

Феникс Феникс

Mars3 lander vsm.jpg Марс-3

Кьюриосити Кьюриосити

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Масса марсохода
  2. 1 2 3 4 Technologies of Broad Benefit: Power
  3. Speed rover
  4. 1 2 Документ с сайта НАСА  (PDF)  (англ.)
  5. «Спирит» на сайте Грамота.ру
  6. Сайт проекта
  7. Максим Борисов. Названия американским марсоходам дала девятилетняя сирота из Сибири (рус.). Грани.Ру (10.06.2003). Проверено 17 мая 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.
  8. Научные цели марсохода (англ.). НАСА. Проверено 5 июня 2011. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.
  9. 1 2 3 4 Technologies of Broad Benefit: Telecommunications.
  10. 1 2 3 4 5 Technologies of Broad Benefit: Avionics
  11. 1 2 3 4 5 Technologies of Broad Benefit: Software Engineering
  12. 1 2 3 4 In-situ Exploration and Sample Return: Entry, Descent, and Landing.
  13. 1 2 3 4 5 6 7 8 In-situ Exploration and Sample Return: Autonomous Planetary Mobility.
  14. 1 2 Batteries and Heaters
  15. Mars Exploration Rover Mission: The Mission
  16. Chang, Kenneth. Martian Robots, Taking Orders From a Manhattan Walk-Up, The New York Times (November 7, 2004). Проверено 9 апреля 2009.
  17. Squyres Steve Roving Mars: Spirit, Opportunity, and the Exploration of the Red Planet. — Hyperion Press, 2005. — P. 113–117. — ISBN 978-1-4013-0149-1
  18. MER - Batteries and Heaters. Jet Propulsion Laboratory. NASA. Проверено 13 августа 2012. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012.
  19. 1 2 Mars Exploration Rover Landings (нем.). JPL. Проверено 30 июля 2012.
  20. 1 2 3 Mars Pathfinder/Sojourner (нем.). NASA. Проверено 30 июля 2012.
  21. NASA’s 2009 Mars Science Laboratory (нем.). JPL. Проверено 5 июня 2011.
  22. Pathfinder Mars Mission – Sojourner mini-rover (нем.). Проверено 5 июня 2011.
  23. Mars Science Laboratory: NASA Hosts Teleconference About Curiosity Rover Progess
  24. Spacecraft: Surface Operations: Rover (нем.). JPL. Проверено 30 июля 2012.
  25. Introduction to the Mars Microrover (нем.). JPL. Проверено 30 июля 2012.
  26. Mars Exploration Rover Telecommunications (нем.). JPL. Проверено 5 июня 2011.
  27. The Robot Hall of Fame: Mars Pathfinder Sojourner Rover (нем.). robothalloffame.org. Проверено 5 июня 2011.
  28. Avionics Innovations for the Mars Exploration Rover Mission: Increasing Brain Power (нем.). JPL. Проверено 30 июля 2012.
  29. Institut für Planetenforschung Berlin-Adlershof (нем.). Проверено 27 июля 2012.
  30. Mars Science Laboratory: Brains
  31. Названа в честь покойного Генри «Хэнка» Мура (Henry «Hank» J. Moore II), учёного, участвовавшего в миссиях «Викинг» и «Пасфайндер».

Ссылки[править | править вики-текст]