Mars Pathfinder

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Mars Pathfinder
Pathfinder01.jpg
Марсоход Sojourner (снимок камерой марсианской станции)
Заказчик

Соединённые Штаты Америки НАСА, JPL

Запуск

4 декабря 1996 06:58:00 UTC

Ракета-носитель

Дельта-2 7925 D240

Стартовая площадка

Соединённые Штаты Америки мыс Канаверал LC17B

NSSDC ID

1996-068A

SCN

24667

Технические характеристики
Масса

463 кг (марсианская станция: 264 кг, марсоход: 10,5 кг)

Источники питания

марсианская станция: 35 Вт, марсоход: 13 Вт

Посадка на небесное тело

4 июля 1997 16:57 UTC
MSD 43905 4:41 AMT
(26 Taurus 206 по Дарискому календарю)

Сайт проекта
Commons-logo.svg Mars Pathfinder на Викискладе

Mars Pathfinder («Марсопроходец» по аналогии с землепроходцем; в источниках также Марс Пасфайндер[1][2] или Марс Патфайндер[3]) — программа НАСА по изучению Марса с помощью неподвижной марсианской станции и марсохода Соджорнер (англ. Sojourner — «Пришелец») в 19961997 годах.

Основной целью программы была отработка технических решений, таких как схема дешёвой посадки; дополнительной целью было проведение научных исследований: получение фотографий, изучение состава пород с помощью спектрометра, исследование атмосферы.[4]

Ход полёта[править | править вики-текст]

Аппарат Mars Pathfinder (полной массой 895 кг и размерами 1,5×2,65 м) был запущен 4 декабря 1996 года с помощью ракеты-носителя Дельта-2.

Посадка аппарата на поверхность Марса состоялась 4 июля 1997 года в равнине Хриса (Chryse Planitia). Спускаемый аппарат вошёл в атмосферу на скорости свыше 7,5 км/сек,[5] при этом теплоизоляционная защита предохраняла его от перегрева во время торможения в атмосфере. Лобовой экран в течение двух минут погасил скорость до 400 м/с. Затем был раскрыт парашют диаметром 12,7 м. Примерно за 8 секунд до удара о поверхность включились тормозные двигатели, и надулись амортизационные баллоны. Аппарат достиг поверхности Марса на скорости 25 м/с (90 км/ч) и отскочил от неё несколько раз до полной остановки.

Из-за сбоя на станции Сети дальней связи отделить марсоход в тот же день не удалось. К тому же обнаружилась нестабильность связи между марсианской станцией и марсоходом, которую удалось устранить только к 17:00 следующего дня.[4]

5 июля марсоход Sojourner съехал с марсианской станции и 6 июля приступил к научным экспериментам (в частности, изучению ближайшего камня). 6 июля была также передана круговая панорама, снятая камерой марсианской станции. В дальнейшем марсоход изучил ещё несколько камней, а станция измеряла параметры ветра, температуру и делала снимки.

Круговая панорама, снятая камерой марсианской станции.
Круговая панорама, снятая камерой марсианской станции.

27 сентября 1997 года состоялся последний сеанс связи с марсианской станцией (сигнал, не содержащий данных, удавалось принимать до 7 октября, а попытки установить связь с ней предпринимались до марта 1998 года). 10 марта 1998 года программа Mars Pathfinder была признана законченной. Марсианская станция проработала на поверхности планеты 3 месяца, гораздо больше расчётного времени (по плану — от недели до месяца).

По версии исследователей, сбой произошёл из-за батареи, отказавшей вследствие большого числа циклов разряда/заряда. Батарея использовалась для нагрева электроники станции до уровня чуть выше ожидаемой ночной температуры Марса. После отказа батареи, низкие температуры вызвали поломку необходимого оборудования, и, в конечном итоге, потерю связи.

Описание космического аппарата[править | править вики-текст]

Марсианская станция[править | править вики-текст]

Марсианская станция Mars Pathfinder раскрывается после посадки (рисунок)

Марсианская станция (см. схему) оборудована тремя панелями солнечных батарей общей площадью 2,8 м², обеспечивающих мощность 35 Вт в солнечный день. Помимо них станция была также оснащёна аккумуляторами.

Марсианская станция имела фотокамеру (IMP), размещённую на выдвигаемой мачте высотой до 1,8 м. Камера оборудована двумя оптическими входами (для получения стереоснимков) и фильтрами с 12 цветовыми оттенками (экспозиции через разные светофильтры после совмещения дают возможность получать цветные снимки). На станции был установлен метеокомплекс ASI/MET с датчиками для измерения скорости и направления ветра, атмосферного давления и температуры, а также магниты для извлечения из грунта магнитных частиц размером до 0,1 мм.

Марсианская станция была оборудована антеннами высокого и низкого усиления (в некоторые дни электроэнергии для работы основной антенны высокого усиления не хватало и данные передавались по антенне низкого усиления со скоростью 40—150 бит/с; основная антенна позволяла поддерживать связь на скорости свыше 8 Кбит/с). Работой станции управлял компьютер RAD6000 с 32-разрядным процессором и 128 МБ памяти. На борту применялась операционная система VxWorks.[6]

Марсоход Sojourner[править | править вики-текст]

Основная статья: Соджорнер

Масса марсохода (см. схему) составляла вместе со всем оборудованием около 15,5 кг, вес во время работы на поверхности Марса — 10,6 кг; размеры — 0,65×0,48×0,3 м. В Sojourner используется 11 двигателей постоянного тока RE016DC мощностью 3,2 Вт, созданных компанией «Maxon Motor». Шесть двигателей вращают колёса, по одному на каждое колесо, 4 задают направление движения и последний поднимает и опускает спектрометр. Двигатели могут переносить температуры до −100 °C.[7]

Сравнение размеров колёс: Соджорнер, MER, Mars Science Laboratory

Марсоход был оборудован шестью колёсами диаметром 13 см, каждое из которых способно вращаться самостоятельно. Аппарат способен наклоняться на 45° без переворачивания и преодолевать препятствия высотой до 20 см.

Электропитание Sojourner осуществлялось с помощью солнечной батареи с элементами на основе арсенида галлия. Площадь батареи 0,2 м², фирма-изготовитель «Tecstar Inc.». Мощности батареи хватало для работы аппарата в течение нескольких часов в день даже в пасмурную погоду. Кроме того, в марсоходе имелось три радиоизотопных элемента с несколькими граммами плутония-238 для поддержания необходимой температуры в электронном блоке.

Связь с Землёй марсоход поддерживал через марсианскую станцию. Марсоход был оборудован тремя камерами — передней стереосистемой и задней одинарной камерой. Аппарат также имел спектрометр для изучения химического состава пород. Управление Sojourner осуществлялось с помощью 8-разрядного процессора Intel 80C85, работающего на частоте 100 kHz, объём оперативной памяти составлял 512 KB, также имелся твердотельный накопитель на флеш памяти объёмом 176 KB. Работал без операционной системы.

Научные результаты[править | править вики-текст]

Получив несколько изображений неба при различном положении светила, учёные смогли определить, что радиус частиц в составе розовой дымки составляет около 1 микрометра. Судя по цвету, грунт богат гидроксидом железа, что говорит в пользу теории о теплом влажном климате в прошлом. Pathfinder нёс на своём борту несколько магнитов для оценки магнитной составляющей марсианской пыли. В конце концов, все кроме одного магнита покрылись пылью. Так как самый слабый магнит не собрал на себе ни частички грунта, был сделан вывод, что воздушная пыль не содержит чистый магнетит (магнитный железняк) или оксимагнетитов. Вероятно, оседание пыли было спровоцировано оксидом железа (Fe2O3). Позднее, используя более простые инструменты, марсоход Спирит обнаружил, что только наличие магнетита может объяснить магнитные свойства пыли и почвы Марса.

Ежедневное отслеживание доплеровского смещения и менее частое измерение расстояния между космическим аппаратом и станциями дальней космической связи во время сеансов связи позволило определить положение марсианской станции и направление оси вращения Марса. Полученные данные, с учетом сведений ранее полученных спускаемыми аппаратами Викинг, позволили втрое улучшить определение прецессионной константы Марса. Определенная степень прецессии согласуется с гипотезой что негидростатическая составляющая полюсного момента инерции вызвана существованием огромного вулканического нагорья Фарсида. Вычислено что радиус металлического ядра Марса составляет от 1300 до 2000 км.[8]

Всего было передано 16,5 тыс. снимков камеры марсианской станции и 550 снимков камер марсохода, проведено 15 анализов пород. Научные результаты дали дополнительные подтверждения гипотезы о том, что когда-то Марс был более «влажным и тёплым».

Sojourner исследует камни[править | править вики-текст]

Sojourner отправляется к камню «Йоги» (выделен кругом)

Марсоход начал исследовать первый камень на третий сол. Камень получил название «Бернесл Билл» (Barnacle Bill). Изучение состава осуществлялось альфа-протон-рентгеновским спектрометром (APXS) в течение 10 часов. Были обнаружены все элементы за исключением водорода, который составляет менее 0,1 % от массы камня или грунта. «Барнакл Билл» оказался похож по составу на земные андезиты, что подтверждает большую вулканическую активность Марса в прошлом.

Следующим объектом для исследования стал камень, получивший название «Йоги». Камень напоминал голову медведя, поэтому был назван в честь героя мультипликационных фильмов медведя Йоги Биар (англ. Yogi Bear). Анализ c помощью APXS показал, что камень представляет из себя кусок базальтовой породы, более примитивный по элементному составу, чем «Барнакл Билл». Форма и структура поверхности «Йоги» дают возможность предположить, что он принесён потоками воды.

Затем учёных привлёк своей беловатой окраской камень «Скуби-Ду» (Scubee-Doo), к нему был отправлен ровер с целью проверить, не покрыт ли камень осадочной коркой. На 18-й сол были успешно приняты результаты измерений «Скуби-Ду», а на 21-й сол закончен анализ данных по составу камня. Оказалось, что он сходен по составу с грунтом района посадки, но имеет повышенное содержание кальция и кремния по сравнению с изученными ранее камнями.[9]

На следующем камне, «Моу»(Moe), было найдено несколько отметок на его поверхности, демонстрирующих ветровую эрозию.

В области, названной «Сад Камней» (Rock Garden), Sojourner столкнулся с дюнами в виде полумесяца, похожими на земные.

Интересные факты[править | править вики-текст]

  • Стоимость программы была относительно невысокой — 265 млн $.
  • После посадки Mars Pathfinder был переименован в Станцию памяти Карла Сагана (Sagan Memorial Station).
  • Марсоход назван в честь женщины-борца с негритянским рабством Соджорнер Трут (англ. Sojourner Truth).

Места посадок космических аппаратов 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

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Вокруг Света | Журнал | Первые шаги
  2. Астронет > В плену у Марса
  3. Космическая лаборатория «Марс патфайндер»
  4. 1 2 «Новости космонавтики» № 14 за 1997 год, статья «„Mars Pathfinder“ исследует Марс»
  5. Mars Pathfinder - Entry Descent and Landing (англ.). НАСА. Архивировано из первоисточника 1 июня 2012.
  6. CS 5523 Operating Systems — Mars Pathfinder (англ.). UTSA Visualization and Modeling Laboratory. Проверено 7 мая 2012. Архивировано из первоисточника 1 июня 2012.
  7. «Новости космонавтики» № 18/19, 1997. Статья «Mars Pathfinder»
  8. Golombek, M. et. al. 1997. Overview of the Mars Pathfinder Mission and Assessment of Landing Site Predictions. Science. Science: 278. pp. 1743–1748
  9. «Новости космонавтики» № 15 за 1997 год, статья «Работа на поверхности Марса продолжается»

Ссылки[править | править вики-текст]