Марсоход Curiosity, успешно осуществивший посадку 6 августа 2012 года, на сегодня является самым совершенным научным инструментом для изучения Марса непосредственно на его поверхности в автономном режиме с возможностью дистанционного управления. NASA предлагает поближе познакомиться с его уникальной начинкой и оригинальными техническими решениями.
С инженерной точки зрения Curiosity представляет собой передвижную автономную химическую лабораторию, оснащённую множеством инструментов, которые призваны обеспечить выполнение важных исследовательских задач. Среди них выявление признаков протекания биохимических реакций (поиск жизни), подготовка к высадке на Марс астронавтов, изучение климата красной планеты и детальные исследования марсианского грунта.
Поскольку бурение затруднено, марсоход был отправлен к кратеру Гейла (на рисунке слева). Отбор проб будет осуществляться со стенок этой огромной воронки, что существенно упростит задачу анализа глубоких слоёв.
Подсистема питания мощностью 100 Вт основана на радиоизотопном термоэлектрическом генераторе (РИТЭГ), использующем в качестве источника энергии процесс распада диоксида плутония-238 общей массой 4,8 кг.
Выделяемое при этом тепло частично используется для подогрева оборудования, так как температура окружающей среды может опускаться до ?127 °С. Повышение пиковой мощности для выполнения энергоёмких операций возможно благодаря двум литий-ионным батареям.
Научное оборудование марсохода представлено десятком модулей, расположенных преимущественно в его головной и передней частях.
«Голова» марсохода оснащена камерами с фокусным расстоянием 34 мм (Medium Angle Camera, MAC) и 100 мм (Narrow Angle Camera, NAC). Там же расположился ChemCam – комплекс инструментов для дистанционного исследования с разрешающей способностью почти на порядок выше, чем у предыдущих марсоходов.
В области «шеи» закреплена метеорологическая станция Rover environmental monitoring station (REMS).
В передней части корпуса у основания манипулятора расположен модуль анализа проб грунта и атмосферы SAM (Sample Analysis at Mars).
На самом манипуляторе размещены камера MAHLI (Mars Hand Lens Imager) с переменным фокусным расстоянием 18,3 – 21,3 мм, пробоотборник Drill, спектрометр APXS (Alpha-particle X-ray spectrometer), камера сортировки и хранения проб CHIMRA (Collection and Handling for In-situ Rock Analysis) и устройство удаления пыли DRT (Dust Removal Tool).
Среди научного оборудования стоит отметить детектор водорода и водяного льда DAN (Dynamic Albedo of Neutrons). Прибор с заявленной стоимостью более 3 млн долларов предоставлен Роскосмосом и является совместной разработкой НИИ автоматики им. Н.Л. Духова при «Росатоме», Института космических исследований РАН и Объединённого института ядерных исследований.
Curiosity оснащён двумя идентичными бортовыми компьютерами (Rover Compute Element, RCE) – основным и резервным. Оба компьютера спрятаны в глубине массивного корпуса для лучшей изоляции от воздействия внешней среды и менее энергоёмкого поддержания оптимальной температуры. Как и в других космических аппаратах, все электронные компоненты устойчивы к воздействию радиации, обладают расширенными диапазонами допустимых физических условий и максимально возможной надёжностью.
Мозгом бортового компьютера служит 32-разрядный RISC-процессор RAD750 (на рисунке слева). Это защищённый аналог IBM PowerPC 750, разработанный ещё в 2001 году и успешно применяемый в космической отрасли с 2005 года.
В каждом RCE есть базовый модуль EEPROM объёмом 256 КБ, по 256 МБ оперативной памяти стандарта DRAM с коррекцией ошибок и по 2 ГБ флэш-памяти. Подсистема памяти содержит защищённый буфер на случай аварийного отключения питания. По сравнению с предыдущими аппаратами серии Mars Exploration Rovers, объём памяти Curiosity увеличен примерно в восемь раз.
Управляются бортовые компьютеры операционной системой реального времени VxWorks, изначально разработанной компанией Wind River Systems и приобретённой Intel в 2009г.
Перемещения, фото- и видеосъёмка и применение научных инструментов происходят согласно управляющим командам с Земли, но при этом для RCE всегда полно работы. Основной компьютер постоянно осуществляет мониторинг состояния всех компонентов, регулирует работу энергетической установки и системы жидкостного охлаждения (общая протяжённость трубок составляет примерно 60 м), а также подготавливает накопленные данные для отправки на Землю в перерывах между сеансами связи.
Стабилизация марсохода по трём осям — нетривиальная задача, с которой пока успешно справляется модуль IMU (Inertial Measurement Unit).
Планируется, что марсоход будет выполнять свою научную миссию 1 марсианский год (около двух земных лет) и пройдёт за это время порядка 20 километров, проводя анализ марсианского грунта и атмосферы.
В будущем Curiosity сменят другие спускаемые аппараты, разрабатываемые в рамках долговременной инициативы NASA Mars Exploration Program.
Комментариев нет:
Отправить комментарий