Спирит (марсоход)

Спирит
Mars Exploration Rover
Mars Exploration Rover (компьютерная графика, стереокартинка)
Заказчик	НАСА
Запуск	10 июня 2003 17:58:47 UTC
Ракета-носитель	Дельта-2 7925-9.5 D298
Стартовая площадка	мыс Канаверал SLC17A
NSSDC ID	2003-027A
SCN	27827
Технические характеристики
Масса	185 кг
Источники питания	Li-Ion, солнечная батарея
Посадка на небесное тело	4 января 2004
Сайт проекта
Изображения на Викискладе

Spirit (англ. дух), MER-A (Mars Exploration Rover — A) — первый марсоход космического агентства НАСА из двух запущенных в рамках проекта Mars Exploration Rover. Доставлен на Марс в январе 2004 года и проработал свыше шести лет (вместо планировавшихся 90 дней).

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

Цели миссии

Основной задачей миссии было изучение осадочных пород, которые, как предполагалось, должны были образоваться в Кратере Гусева, 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:

• 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, выпарения, осаждения или гидротермальной активности.
• Определение распространения и состава минералов, горных пород и почв, которые окружают место посадки.
• Определение того, 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.
• Квалификация 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.

Конструкция

Марсоход имеет 6 колёс. Источником электроэнергии служат солнечные батареи. При массе в 185 кг аппарат оснащён буром, несколькими камерами, микроскопом и двумя спектрометрами, смонтированными на манипуляторе.

Поворотный механизм выполнен на основе сервоприводов. Такие приводы расположены на каждом из передних и задних колёс, средняя пара таких деталей 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 колеса на нужный угол. Всё остальное время двигатели, наоборот, препятствуют повороту, чтобы аппарат не сбивался с курса из-за случайного движения колёс. Переключение режимов поворот-тормоз производится с помощью реле.

Также аппарат способен копать грунт, 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 МБайт флэш-памяти. 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. Для теплоизоляции применяется аэрогель и золотая фольга.

События

2002

• 21 августа — в пустыне на севере штата Аризона прошли успешные испытания прототипов марсохода.

2003

• 10 июня — марсоход успешно стартовал с космодрома на мысе Канаверал (Флорида, США).
• 7 июля — выполнен запуск второго аппарата из проекта Mars Exploration Rover — Opportunity. Изначально старт этого аппарата планировался на 25 июня 2003 года. Место посадки Opportunity находится в 9600 км от места посадки марсохода Spirit.
• 6 августа — в результате тестирования марсохода выяснилось, что один из спектрометров Spirit’а выдал весьма странные данные, говорящие о том, что он работает некорректно.

2004

• 4 января — марсоход совершил посадку на Марсе. Получены первые фотографии. Например, геологических формаций, названных Sleepy Hollow. Проблемы со спуском аппарата с посадочной площадки.
• 22 января — Spirit должен был продолжить обследование близлежащего камня, получившего название Адирондак по имени горного хребта в штате Нью-Йорк. Но из-за бури вокруг станции Deep Space Network в Канберре (столице Австралии) эти действия пришлось немного отложить.
• 25 января — совершил посадку второй марсоход проекта Mars Exploration Rover — Opportunity.
• 27 января — установлена причина неполадки марсохода года — проблема во флеш-памяти (256 Мб), из-за чего бортовой компьютер марсохода постоянно перезагружался.
• 1 февраля — неполадки с бортовым компьютером марсохода устранены.
• 5 февраля — оправившийся от поломки марсоход, наконец, приступил к более глубокому исследованию камня Адирондак. С помощью встроенного в манипулятор бура Spirit просверлил в камне углубление диаметром 45,5 мм и глубиной 2,7 мм.
• 17 февраля — после обследования камня Адирондак, Spirit направился к следующему объекту исследований — камню Мими. После его обследования марсоход направился к кратеру Бонневиль. Марсоходу придётся преодолеть 245 метров.
• 9 марта — работая в кратере Гусева, обнаружил доказательства в пользу существования на Марсе жидкой воды.

Снимок поверхности Марса марсоходом Спирит в районе кратера Гусева

• 12 марта — марсоход добрался до кратера Бонневиль. Всего к этому времени Spirit преодолел 335 метров.
• 15 марта — марсоход сделал снимок ночного неба, в котором была запечатлена наша планета Земля.
• 16 марта — Spirit все ещё изучает кратер Бонневиль.
• примерно 30 марта — Spirit изучил камень Mazatzal, находящийся неподалёку от кратера Бонневиль.
• 30 марта — на 85 день у марсохода отмечены маленькие неполадки: по неизвестной причине не передал на Землю сигнал, подтверждающий приём управляющих команд. Тем не менее, во время планового сеанса связи марсоход передал информацию, свидетельствующую о том, что он успешно выполнил все необходимые операции. Никаких других неполадок в работе аппарата не наблюдалось.
• 31 марта — марсоход движется в сторону холмов, находящихся 2,3 км. от текущего месторасположения.
• 5 апреля — марсоход выполнил свою основную научную задачу. 90 дней, проведённых на планете, прошли, но марсоход продолжит выполнение дальнейших задач.
• 6 апреля — марсоход обнаружил новые доказательства существования жидкой воды: на внешней стороне камня, названного Мазатцаль в честь горного массива в Аризоне, марсоход обнаружил небольшие желобки, вполне вероятно оставленные протекавшей ранее водой. Просверлённое в этом камне углубление обнажило тёмные внутренние породы.
• 14 апреля — обоим марсоходам поменяли прошивки.
• 30 апреля — марсоход Opportunity завершил свою основную научную работу, проработав 90 дней. Как и Spirit, он продолжит дальнейшие исследования.
• 9 июня — марсоход обнаружил в кратере Гусева следы солей. Марсоход обнаружил высокую концентрацию таких химическиих элементов, как сера и магний. По мнению Йоханнеса Брюкнера, сотрудника Химического института имени Макса Планка, присутствие этих элементов говорит о том, что в грунте в кратере Гусева присутствует достаточно большое количество сульфата магния — соли, легко растворимой в воде и весьма распространённой на Земле.
• 15 июня — марсоход добрался до холмов, названных в честь погибшего шаттла «Колумбия». Всего к этому времени он уже преодолел более 3 км.
• 16 июня — у марсохода неполадка: стало заклинивать правое переднее колесо.

Камень «Горшок с золотом», в котором обнаружен гематит

• 28 июня — марсоход обнаружил гематит, который на Земле образовывается во влажной среде. Это даёт понять, что на Марсе существовала точно такая же среда. Гематит удалось обнаружить в результате исследования камня под названием Pot of Gold («Горшок с золотом»), расположенного у подножия холмов, где находится в настоящее время марсоход.
• 15 июля — Spirit проработал уже 180 суток, тогда как изначально планировалось только 90. Пройдено 3,5 км пути.
• 20 июля — марсоход начал взбираться на Колумбийские холмы. Из-за поломки переднего колеса, марсоход будет двигаться задом наперёд.
• 6 августа — У марсохода проблемы с микросхемой, контролирующей работу спектрометров. Марсоход все ещё поднимается на холмы.
• 19 августа — Обнаружено скопление горных пород, на которые явно оказала воздействие жидкая вода.
• 2 сентября-22 сентября — оба марсохода находятся в «спящем» состоянии из-за того, что связь с ними была затруднена.
• 22 сентября — NASA решает продлить работу марсоходов ввиду их хорошего состояния ещё на полгода.
• 1 октября — во время выполнения плановых исследовательских работ выяснилось, что вышли из строя два сервопривода, отвечающих за поворот колёс марсохода. Но вскоре проблема сама собой исчезла.
• 13 октября — проблема с сервоприводами повторилась.

2005

• 4 января — марсоход находится на Марсе уже 1 год. На тот момент у марсохода были небольшие сложности с перемещением по песчаному грунту, в одном из колёс застрял камень.
• 17 февраля — Spirit обнаружил камень с необычно высоким содержанием серы и магния внутри пород. По мнению исследователей, высокое процентное содержание этих элементов внутри камня говорит о наличии в нём большого количества сульфата магния. Это может свидетельствовать о том, что валун некогда подвергался воздействию воды.
• 10 марта — марсоход передал на Землю фотографии «пылевых дьяволов» — небольших пригрунтовых вихрей, абсолютно похожих на своих земных «сородичей».
• 15 апреля, 18 апреля — получены более качественные снимки «пылевых дьяволов». На основе этих снимков специалисты NASA сделали видеоролик, доступный в Интернете.
• август  — Spirit достиг вершины Холма Хазбанда и отослал на Землю фотографии с изображением линии горизонта с высоты холма. Марсоход должен исследовать геологические слои окружающих кратер холмистых регионов. Это более древние слои, чем в кратере Гусева. Также аппарат собирает данные о прозрачности атмосферы.

2006

• 28 января — с помощью фотокамеры, оборудованной микроскопом, марсоход фотографирует структуру т. н. камня Гун-гун, отделившегося от потока кипящей лавы и сохранившего в себе пузырьки глубинных газов.

2007

В 2007 году Spirit отпраздновал свой трёхлетний юбилей.

2008

В январе 2008 года Spirit отметил четырёхлетний юбилей.

В начале ноября «Спирит» попал в пыльную бурю, в сутки робот получает 87 ватт. Покрытые толстым слоем пыли солнечные элементы практически перестали снабжать аппарат энергией, и инженерам, чтобы предотвратить его самопроизвольное отключение, пришлось обесточить часть оборудования.

2009

В начале 2009 года марсоход Spirit, который должен был по плану работать на Марсе лишь 90 дней, проработал, казалось бы, немыслимый срок по сравнении с планируемым временем — 5 лет. Именно столько лет марсоход находился на Марсе.

• 25 января — Spirit несколько дней неадекватно реагировал на команды с Земли. О странном поведении аппарата сообщается в пресс-релизе на сайте Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA.
• 1 мая — Spirit увяз в песках богатых сульфатом железа(III). К тому моменту из шести колес одно уже было сломано, а оставшиеся пять начинали пробуксовывать.
• 28 августа — марсоход попал в пыльную бурю, в сутки робот получает 392 ватта, что осложняет операцию по спасению Spirit, завязшего в песке.

2010

• 4 января — шесть земных лет на Марсе (это три с лишним марсианских года). Из шести колёс продолжают вращаться, хотя и пробуксовывают, только четыре — два колеса полностью вышли из строя. Spirit остаётся увязшим в сульфатном песке с апреля 2009 г.
• 26 января — НАСА официально признало Спирит стационарной научной платформой, таким образом подтвердив невозможность вывести марсоход из области сульфатного песка.
• 4 февраля — марсоход начинают подготавливать к марсианской зиме. Не исключено, что аппарат потеряет на время связь с Землёй.
• с 15 января по 9 февраля, группа инженеров смогла сдвинуть марсоход с места. Серия из девяти маневров принесла свои плоды: Spirit продвинулся вперёд на 34 см. Дальнейшее продвижение аппарата отложено в связи с недостатком энергии в период марсианской зимы.
• 22 марта был проведен последний успешный сеанс связи с марсоходом. Поскольку он не смог получить нужный наклон по отношению к солнцу, солнечные батареи не вырабатывают достаточное количество электроэнергии для работы в условиях марсианской зимы. Предполагается, что марсоход погрузился в спящий режим.

Большинство нагревателей, установленных внутри аппарата, также не работают из-за нехватки питания. Вероятно, его внутренняя температура опустилась до −55 градусов, тогда как в прошлые зимы она не опускалась ниже −40 градусов. Поэтому существует значительная вероятность утраты им работоспособности.

По расчетам, самый ранний срок, когда марсоход сможет вырабатывать достаточное количество электроэнергии для связи с Землёй — 23 июля. Предполагалось, что аккумуляторы аппарата накопят достаточное количество энергии не ранее конца сентября — середины октября 2010 г.

• 30 июля связаться с аппаратом так и не удалось.

Окончание миссии

21 марта 2011 года было принято решение в течение ближайших одного-двух месяцев прицельно искать сигналы с аппарата в общем радиофоне и если марсоход не проявит признаков жизни, то исследователи откажутся от попыток восстановить с ним связь и полностью переключатся на работу с марсоходом «Оппортьюнити». Руководитель проекта Джон Каллас определил 25 мая, как последний день, когда будут отправлены команды марсоходу. В этот день специалисты НАСА предприняли последнюю попытку выйти с марсоходом на связь, после её неуспеха «Спирит» был переведён в категорию бездействующих аппаратов.

Фильмография

• «Марсианские роботы» (англ. Martian robots) — фильм, снятый National Geographic в 2008 г.

См. также

• Mars Pathfinder — работал на Марсе в 1997 году.
• Opportunity — второй марсоход NASA из двух запущенных в рамках проекта Mars Exploration Rover.
• Mars Polar Lander — спускаемый аппарат. Контакт был потерян незадолго до входа в атмосферу в декабре 1999 года.
• Curiosity — следующий марсоход

Ссылки

• Сайт проекта
• Новости о Spirit и Opportunity на сайте Compulenta.ru
• Популярная статья «Поиск на планете Аэлиты»
• Прогулки с Марсоходами
• Спецификация процессора IBM RAD6000