На чем работает марсоход

24.10.202316.06.2023 admin 0 Comments

От iMac до Марса. Марсоход Perseverance работает на том же процессоре, что и iMac 1998 года

Новенький марсоход NASA под названием Perseverance — самая современная машина, когда-либо совершавшая посадку на Марс. Но когда мы говорим о марсоходах, слово «современный» — субъективное определение. Perseverance работает на базе PowerPC 750, одноядерном процессоре с тактовой частотой 233 МГц и всего с 6 млн транзисторов. PowerPC 750 известен тем, что использовался в iMac «Bondi blue» 1998 года. Кстати, такой же процессор NASA уже использует в марсоходе Curiosity.

Во многом это связано с тем, что атмосфера Марса намного меньше защищает от вредного излучения и заряженных частиц, чем атмосфера Земли. Сильный выброс радиации может нанести серьезный ущерб чувствительной электронике: чем сложнее микросхемы, тем больше шансов, что они выйдут из строя. На расстоянии 138 млн миль NASA не может просто взять и поменять процессор, если что-то пойдет не так. Именно поэтому марсоход Perseverance имеет два вычислительных модуля: один из них является резервным. Третья копия модуля также находится на борту для анализа изображений.

Хотя процессор и кажется нам слабым и устаревшим по сравнению с современными смартфонами или игровыми ПК, в спецификации NASA для Perseverance отмечается, что он намного мощнее, чем процессоры более ранних марсоходов, например, Spirit или Opportunity: его тактовая частота 200 МГц, это в 10 раз выше, чем у указанных прошлых марсоходов; у Perseverance 2 ГБ флеш-памяти, это значит, что объем его хранилища в восемь раз больше, чем у более ранних аппаратов. В заключение отметим, что Perseverance имеет 256 МB ОЗУ на тот случай, если вы захотите построить свой собственный марсоход.

Источник

На чём погорел Curiosity и чего нет на Perseverance: создатели «ЭкзоМарса» объяснили, что даст человечеству запуск ещё одного марсохода

В Институте космических исследований Лайфу рассказали о том, как космический аппарат будет бурить марсианскую поверхность.

Фото © Getty Images / Dan Kitwood

Что такое «ЭкзоМарс»

Фото © ESA, G. Porter

Изначально в 2000-е годы эту миссию задумало Европейское космическое агентство. В 2009-м оно договорилось о сотрудничестве с NASA, и американская сторона пообещала предоставить для запуска свою ракету Atlas V. Правда, расчёты показали, что она не сможет поднять весь запланированный груз и придётся сбросить некоторый вес. Однако впоследствии — в 2012 году — NASA и вовсе отказалось от участия в проекте. Якобы из финансовых соображений. Ситуацию спасло сотрудничество с Россией.

В итоге в 2016 году ракета «Протон-М» отправила к Марсу орбитальную станцию Trace Gas Orbiter и десантный модуль «Скиапарелли» для отработки технологии посадки. Мягко сесть не удалось: аппарат слишком рано выпустил парашют и после этого произошёл сбой измерительного блока, который рассчитывал высоту. В довершение всего тормозные двигатели включились лишь на три секунды вместо тридцати, и в итоге посадочный аппарат просто рухнул на плато Меридиана и разбился.

Место падения модуля «Скиапарелли» до и после инцидента. © NASA

— Естественно, было проведено тщательное расследование того, что случилось со «Скиапарелли», были выявлены проблемы программного обеспечения, и наши европейские коллеги, которые отвечают за этап спуска, именно за программирование, они проводят множество специальных тестов, создали стенды для проверки всех возможных ситуаций, — рассказал Лайфу научный руководитель проекта «ЭкзоМарс» с российской стороны, заведующий лабораторией физических исследований поверхности планет Института космических исследований РАН Даниил Родионов.

Trace Gas Orbiter (TGO) меж тем прекрасно работает и помогает совершать научные открытия: к примеру, совсем недавно — в феврале 2021 года — стало известно, что станция впервые зафиксировала в атмосфере Марса хлористый водород. Дело в том, что для его образования требуется водяной пар. Схема такая: на Красной планете испарились океаны, на поверхности осталась соль — хлорид натрия. Ветрами её поднимает в атмосферу. А в это время солнце нагревает уцелевшие ледяные шапки и заполняет воздух водяным паром. Хлорид натрия реагирует с молекулами воды, и выделяется хлор. А потом этот хлор взаимодействует с другими молекулами, содержащими водород, и получается хлористый водород. Это открытие — вклад в копилку исследований на тему далёкого прошлого Марса. В последние годы у науки появилось множество новых данных, которые наводят на подозрения, что эта планета когда-то была вполне жизнепригодной.

Межпланетная станция Trace Gas Orbiter, работающая на орбите вокруг Марса с 2016 года в рамках миссии «ЭкзоМарс». Фото © ESA

Но самая, пожалуй, стратегически важная задача орбитальной станции — её работа в качестве ретранслятора — передача данных. Без неё спускаемый аппарат не сможет приземлиться и полноценно работать на поверхности. Ранее сообщалось, что TGO рассчитан на службу до декабря 2022 года. Но ведь новый посадочный модуль по текущим планам запустят в сентябре 2022 года, а долетит до Марса он лишь весной 2023-го.

— Это достаточно формальная дата, период миссии TGO может быть многократно продлён и будет продлён. В настоящий момент Trace Gas Orbiter в отличной форме, показывает отличные результаты, в том числе российскими приборами. Он используется для связи и с марсоходами NASA, и я не вижу причин для того, чтобы он не мог использоваться, — заверил глава российской части миссии.

Почему запуск «ЭкзоМарса» перенесли с 2020-го на 2022-й

Запуск ракеты-носителя «Протон-М» с аппаратами межпланетной миссии ExoMars, 2016. Фото © ТАСС / AP

По словам специалиста ИКИ РАН, на фоне пандемии сложилась вдвойне непростая ситуация: с одной стороны, крайне нужна была доработка систем, особенно парашютной, а с другой — совершенно невозможно было работать из-за ковидных ограничений.

— Если бы не было ковида, запуск всё равно пришлось бы переносить, это моё мнение. Было понимание, что для гарантированного успеха надо провести более тщательные исследования. Но если бы даже было всё нормально в проекте, то из-за ковида всё равно пришлось бы переносить. Логистика была очень сложная, наши специалисты должны были постоянно работать в Италии, а Италия в феврале – марте прошлого года была одной из наиболее пострадавших стран, — отметил Родионов.

Он признался, что отчасти даже рад тому, что запуск второй части миссии не состоялся в 2020 году. Напомним, летать к Марсу можно примерно каждые два года, когда Красная планета и Земля максимально приближаются друг к другу, это называется «окном» для запуска.

— Эти два года, конечно, позволят дополнительно протестировать самый сложный период посадки. Со «Скиапарелли» ситуация была во многом аналогична «ЭкзоМарсу-20». Он тоже делался в достаточно сильной спешке, и там, возможно, тоже был элемент недотестированности. Возможно, эта ситуация, когда вроде бы минимальное тестирование было проведено, но полной уверенности не было, и была одним из факторов, которые привели к переносу «ЭкзоМарса-20». Очевидно, когда нет полной уверенности, лучше подождать, — подчеркнул Даниил Родионов.

Источник

Что внутри марсохода Curiosity

6 августа 2012 года на поверхность Марса десантировался аппарат «Любопытство» (Curiosity). В следующие 23 месяца марсоход будет изучать поверхность планеты, её минералогический состав и спектр излучения, искать следы жизни, а также оценит возможность высадки человека.

Основная тактика исследований состоит в поиске интересных пород камерами высокого разрешения. Если таковые появляются, то марсоход издалека облучает лазером исследуемую породу. Результат спектрального анализа определяет, нужно ли доставать манипулятор с микроскопом и рентгеновским спектрометром. Далее «Кьюриосити» может извлечь и загрузить образец во одну из 74 чашечек внутренней лаборатории для дальнейшего анализа.

При всем своем большом обвесе и внешней легкости аппарат имеет массу легкового автомобиля (900 кг) и весит на поверхности Марса 340 кг. Для запитывания всего оборудоваения используется энергия распада плутония-238 от радиоизотопного термоэлектрического генератора компании «Боинг», ресурс которого составляет как минимум 14 лет. На данный момент он вырабатывает 2,5 квт·ч тепловой энергии и 125 Вт электрической, со временем выход электричества будет снижаться до 100 Вт.

На марсоходе установлено сразу несколько различных типов камер. Mast Camera — это система из двух неодинаковых камер обычной цветопередачи, которые могут делать снимки (в том числе стереоскопические) разрешением 1600×1200 пикселов и, что ново для марсоходов, записывать аппаратно сжатый 720p-видеопоток (1280×720). Для хранения полученного материала система имеет 8 гигабайт флэш-памяти для каждой из камер — этого достаточно, чтобы уместить несколько тысяч снимков и пару часов видеозаписи. Обработка фотографий и видеороликов идет без нагрузки на управляющую электронику «Кьюриосити». Несмотря на наличие у производителя конфигурации с трансфокатором, камеры не имеют зума, поскольку времени для тестирования не оставалось.

Иллюстрация изображений от MastCam. Красочные панорамы поверхности Марса получаются путем склейки уже нескольких изображений. Камеры MastCam будут использоваться не только для развлечения публики погодой красной планеты, но и в качестве помощи при извлечении образцов манипулятором и при перемещении.

Также на мачте закреплена часть системы ChemCam. Это лазерно-искровой эмиссионный спектрометр и блок формирования изображения, которые работают в паре: после испарения крошечного количества исследуемой породы 5-наносекундным импульсом лазера производится анализ спектра полученного плазменного излучения, что позволит определить элементный состав образца. При этом не нужно выдвигать манипулятор.

Разрешающая способность оборудования в 5-10 раз выше, чем у установленного на предыдущие марсоходы. С 7 метров ChemCam может определить тип изучаемой породы (например, вулканическая или осадочная), структуру грунта и камней, отследить преобладающие элементы, распознать лед и минералы с водными молекулами в кристаллической структуре, измерить следы эрозии на камнях и визуально помочь при исследовании пород манипулятором.

Стоимость ChemCam составила 10 млн. долларов (менее полупроцента всей стоимости экспедиции). Система состоит из лазера на мачте и трех спектрографов внутри корпуса, излучение к которым подводится по оптоволоконному световоду.

На манипуляторе марсохода установлена Mars Hand Lens Imager, способная получать снимки размером в 1600×1200 пикселов, на которых могут быть видны детали в 12,5 микрометров. Камера имеет белую подсветку для работы как днем, так и ночью. Ультрафиолетовая подсветка необходима для вызова излучения карбонатных и эвапоритных минералов, наличие которых позволяет говорить о том, что в формировании поверхности Марса принимала участие вода.

Для целей картографирования использовалась камера Mars Descent Imager (MARDI), которая во время спуска аппарата записывала снимки размером 1600×1200 пикселов на 8 гигабайт флэш-памяти. Как только до поверхности осталось несколько километров, камера начала делать пять цветных фотографий в секунду. Полученные данные позволят составить карту ареала обитания «Кьюриосити».

По бокам марсохода установлены две пары черно-белых камер с углом обзора 120 градусов. Система Hazcams используется при выполнении маневров и выдвижении манипулятора. На мачте расположена система Navcams, которая представляют из себя две черно-белые камеры с углом обзора 45 градусов. Программы марсохода постоянно строят клиновидную 3D-карту на основе данных этих камер, что позволяет избегать столкновений с неожиданными препятствиями. Один из первых снимков с «Кьюриосити» — это картинка именно с камеры Hazcam.

Для измерения погодных условий на марсоходе установлена станция мониторинга окружающей среды (Rover Environmental Monitoring Station), которая измеряет давление, температуры атмосферы и поверхности, скорость ветра и ультрафиолетовое излучение. REMS защищена от марсианской пыли.

CheMin (Chemistry and Mineralogy) — это прибор для исследования химического и минералогического состава с помощью рентгеновского флуоресценцного инструмента и рентгеновской дифракциии. Грубо говоря, он поможет найти минералы, которыми богат Марс, что покажет, каковы были условия на планете.

Основным инструментом для исследования полученных образцов является Sample Analysis at Mars, масса которого составляет половину от массы всей научной аппаратуры. В SAM включен масс-спектрометр, газовый хроматограф и настраиваемый лазерный спектрометр. Также в работе используется рентгеновский спектрометр альфа-частиц. Образцы будут облучаться альфа-частицами, и за два-три часа будет получен их полный элементный состав, а десяти минут хватит для обзора основных составляющих.

Внутри марсохода установлен детектор радиации для оценки возможности посещения Марса людьми и прибор обнаружения водорода. Интересно, что научная аппаратура была разработана не только в США, это проекты организаций из Франции, Канады, России и ряда других стран.

Всей этой аппаратурой управляет небольшой дублированный компьютер с 256 МБ ОЗУ, 2 ГБ ПЗУ в форме флэш-памяти и процессором RAD750, который способен выполнять 400 миллионов операций в секунду, что, грубо говоря, сопоставимо с обычным смартфоном. Мощности системы хватает на генерацию 15-40 тыс. 3D-точек со стереоизображения. Память «Кьюриосити» примерно в восемь раз производительней памяти марсоходов предыдущих поколений. Хотя конфигурация системы похожа на начинку дешевого одноплатного компьютера, следует учесть условия работы электроники и испытываемые ею излучения, защитой от которых клоны Raspberry Pi не обладают.

В качестве операционной системы используется VxWorks. Это проприетарная операционная система реального времени, которая управляла тремя предыдущими марсоходами — «Спирит», «Оппортьюнити» и «Марс Патфайндер», а также кораблем «Дракон» компании SpaceX. Кроме космических аппаратов VxWorks используется в авиалайнерах, робототехнике, медицинской технике и других встраиваемых высоконадежных системах (например, в роутерах Apple та же операционная система, что и в марсоходах).

Управляющие программы разделены на 150 модулей, каждый из которых отвечает за отдельную функцию. Связанные модули объединяются в компоненты, которые организуют совместную работу включенных в них модулей. Всего существует менее 10 компонентов высокого уровня. Большая часть кода сгенерирована автоматически или наследована от предыдущих марсоходов.

Но в этих 2,5 миллионах строчек кода на C реализовано автономное управление множеством систем лишь с редкими вмешательствами человека — сигнал от Земли идет несколько минут. На основе показаний нескольких камер и датчиков компьютер сам управляет вождением аппарата, фотографированием и видеосъемкой, системой охлаждения, извлечением образцов и работой научного оборудования.

Код, разумеется, недоступен публике, а данные о программном обеспечении марсохода скудны. Но кто знает, чего стоит ждать от НАСА: у них уже давно есть аккаунт на Github.

Источник

На Марсе классно: как управлять планетоходом за сотни миллионов километров

Эван Хильгеманн, инженер-механик из Лаборатории реактивного движения НАСА, рассказал, как марсоходы изучают планету и передвигаются вдалеке от Земли. Публикуем перевод его текста в блоге Selectel.

Немногим более года назад мне повезло: я стал частью команды ученых и инженеров, ответственной за управление марсоходом «Кьюриосити». С тех пор я узнал МНОГО нового о марсоходах. Но еще больше только предстоит узнать. «Спирит», «Оппортьюнити», «Кьюриосити» и «Персеверанс» — одни из самых сложных и в то же время надежных роботов, когда-либо созданных человеком. В то же время инструменты и методы, которые применяются для управления марсоходами, достаточно просты в освоении и доступны пониманию. И это хорошо, поскольку 18 февраля «Персерванс» опустится на поверхность Марса, после чего его отправят на изучение планеты. Сейчас моя задача — рассказать о том, как управлять марсоходом. Когда новый ровер прилетит на Марс, вы уже будете понимать, что происходит и как все это работает.

Большая часть этой статьи — изложение моего опыта управления «Кьюриосити». Имейте в виду, что «Спирит» и «Оппортьюнити» во многом похожи в этом плане на своего «наследника». Для управления «Персерванс» будут использоваться те же технологии и методы, так что слишком значительных отличий нет.

Главное, что нужно знать, — Марс от нас очень, очень далеко. Радиосигнал, отправленный с Земли, достигает поверхности Марса через 22 минуты. Поэтому управление в режиме реального времени — не вариант. Кроме того, «Кьюриосити» получает информацию с Земли раз в день. Все остальное время он предоставлен сам себе. При этом о какой-либо автономности речь не идет: у марсохода ограниченный набор действий, которые он может выполнять самостоятельно. Большая часть того, что делает ровер, запланировано и прописано в памяти устройства еще на Земле.

Конечно, есть и парочка исключений: некоторые проблемы марсоход должен уметь решать самостоятельно. Но большинство таких решений» — остановка и ожидание инструкций с Земли в ответ на какой-либо внешний фактор. Определенной степенью автономности обладает Aegis — система, которая может самостоятельно выбрать кусок породы, в который «Кьюриосити» должен «выстрелить» лазером.

Главная задача оператора ровера — обеспечить его безопасность на протяжении всего пути на Марсе. Поэтому надо тщательно оценивать все возможные варианты своих действий. У марсоходов НАСА есть несколько камер, благодаря которым ровер формирует «картинку», как бы увиденную глазами человека. Есть также hazcams, «камеры опасности», которые оценивают наличие проблем поблизости, а также navcams — навигационные камеры, оценивающие дорогу впереди. Есть еще и другие камеры, которые, правда, по большей части используются для выполнения научных задач, поэтому я воздержусь от описания принципа их работы.

В большинстве случаев для визуальной оценки участка пути ровера используются как раз navcams. Изображения, получаемые ими, можно посмотреть в качестве объемной «картинки» на Земле. В НАСА разработали специализированное ПО, которое предназначено для визуализации окружающей ровер местности и для создания виртуальной модели ровера и участка ландшафта вокруг него. Эта виртуальная модель используется для тестирования планируемых операторами действий. Если эмуляция прошла хорошо, команды можно отправлять на Марс. Таким образом, ученые избавляют себя от возможных негативных последствий отправки непроверенной команды.

Вот как выглядит эмуляция движения ровера после того, как модель полностью готова. Серые области — участок Марса, по которому роверу предстоит проехать в ближайшем будущем. Оранжево-коричневые линии — это, собственно, путь ровера. В день моделируется около 30 метров поверхности, камеры просто не могут собрать больше информации, поэтому марсоход проезжает именно столько.

А вот наложение смоделированного пути ровера на реальные снимки, полученные навигационными камерами.

При планировании движения марсохода нужно учитывать несколько важных моментов. Например, размер объектов, встречающихся по пути. Максимальный размер, с которым может справиться ровер, — около 50 см. Все, что больше, нужно обогнуть. Песок (это не совсем песок, но будем называть его так) тоже желательно огибать: если его много, ровер может застрять. Даже небольшие куски породы представляют собой опасность, так как их острые края повреждают колеса ровера.

После того как ученые определились с направлением движения, нужно понять, как именно двигаться. Есть три режима: слепой режим, визуальная одометрия и autonav.

Слепой режим — самый простой способ движения из возможных. Марсоход в этом случае будет следовать инструкциям, присланным с Земли, и не обращать ни на что внимания. В идеале это отличный метод управления марсоходом, но условия на Марсе далеки от идеала. Зачастую внешние факторы влияют на продвижение к цели. Это может быть, например, скольжение колес по поверхности, так что марсоход вместо того, чтобы продвинуться на 10 метров, продвигается на 9 или даже 5.

Отличный способ понять, что такое слепое управление, — закрыть глаза и попробовать пройти по определенной траектории. Например, 7 метров вперед, затем повернуть на 30 градусов налево и пройти еще 4 метра. Мы в этом случае вообще не представляем, что происходит вокруг, и не адаптируемся к меняющимся условиям.

В целом, слепое управление — не лучший вариант, но он позволяет марсоходу двигаться быстро, поскольку системе не нужно останавливаться для того, чтобы сделать снимки. На максимальной скорости марсоход может проехать на длину футбольного поля всего за час. Но этот вариант выбирается только в том случае, если вокруг нет потенциально опасных объектов.

Визуальная одометрия применяется операторами чаще. В этом случае марсоход останавливается через каждый метр для того, чтобы сделать снимок грунта камерами. Бортовой компьютер затем оценивает изображение, сравнивает его с предыдущим и пытается понять, что изменилось вокруг, включая местоположение марсохода. Затем компьютер отправляет новые навигационные команды, позволяющие держаться запланированного пути.

Этот способ похож на предыдущий, только в процессе продвижения каждые пару шагов нужно останавливаться, чтобы открыть глаза и оглядеться.

Визуальная одометрия — баланс между скоростью и точностью движения. Метод крайне важен, поскольку помогает обнаружить препятствия на пути ровера и избежать их.

Автонавигация, или autonav, — наиболее технологически совершенный метод. Его можно сравнить с использованием беспилотника в автомобиле. Задаем общую цель и ровер сам ищет безопасный и быстрый путь к цели. Марсоходу приходится останавливаться через каждый метр, чтобы оценить обстановку при помощи камер. Но вместо того, чтобы сделать один снимок при помощи навигационных камер, марсоход задействует и hazcams. Затем бортовой компьютер объединяет всю эту информацию, формируя «карту опасности». Проблемные места отмечены красным цветом, места, где ситуация не столь плачевна, — желтым, а максимально подходящая для продвижения роутера местность отмечается зеленым цветом.

Это самый медленный вариант продвижения для марсохода. Если в идеальной ситуации ровер может пройти на длину футбольного поля при помощи слепого метода, как говорилось выше (это примерно 100 м), то в случае автономного режима в идеальных условиях марсоход пройдет всего 30 метров.

При этом ровер не умеет обнаруживать песок или острые камни, так что метод используют только тогда, когда местность абсолютно безопасна.

НАСА ожидает, что новый марсоход опустится на поверхность планеты уже 18 февраля. После этого, надеюсь, он начнет продвижение по Марсу. Все, о чем я говорил выше, относится и к новому марсоходу, но у него больше возможностей. Например, он сможет двигаться минимум в два раза быстрее «Кьюриосити»: у бортового ПК больше вычислительных ресурсов и улучшенные алгоритмы обработки данных. Навигационные камеры робота цветные, они получают изображения большего, нежели у «Кьюриосити», разрешения. Кроме того, колеса у ровера толще, чем у предшественника, и другой рисунок протекторов. Ученые считают, что колеса будут меньше повреждаться.

Одна из важнейших задач для марсохода: сбор и хранение образцов для возвращения на Землю. От успеха этой миссии зависит очень многое. И теперь, когда ровер начнет двигаться, вы будете понимать, что и как обеспечивает это движение.

Оставайтесь с нами в 2021 году, подписывайтесь на блог Selectel.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Давайте познакомимся с ним поближе.

26 ноября 2011 г. в 10:02 EST (15:02 UTC) со стартового комплекса SLC-41 Станции ВВС США «Мыс Канаверал» был выполнен пуск РН Atlas V №AV-028 с американской тяжелой межпланетной станцией Mars Science Laboratory (MSL). Целью экспедиции является исследование поверхности Марса с использованием марсохода Curiosity («Любопытство»).

Кликабельно 4000 рх

На пионерском этапе марсианской программы США провели съемку и зондирование планеты с трех пролетных (Mariner 4,6 и 7) и трех орбитальных (Mariner 9, Viking 1 и 2) аппаратов, а также исследование грунта Марса на наличие в нем признаков жизни в двух точках поверхности планеты (Viking 1 и 2, 1976 г.).

Современный этап начался запуском в сентябре 1992 г. большого орбитального аппарата Mars Observer с комплексом из шести научных приборов. К сожалению, КА был потерян в результате аварии двигательной установки в августе 1993 г. за несколько дней до выхода на орбиту спутника планеты.

Этот тест для радиолокационной системы, которые будут использоваться в августе 2012 в момент спуска и посадки. Инженерный образец испытания радиолокационной системы на носу вертолета.

Кратер Gale (кратер Гейла) будущее место посадки марсохода Curiosity. В августе 2012 года ровер сядет в северной части кратера. Кратер достигает 154 км в диаметре, в его центре гора в высоту 5 км. Место посадки очерчено элипсом (20х25 км). Поверхность кратера в районе посадки указывает на воздейстаие воды.

Кожух посадочного модуля (NASA / Jim Гроссман)

Тепловизор крепится на руке марсохода НАСА в Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, 4 апреля 2011 года.

В феврале 2003 г. «группа синтеза» сформулировала четыре возможные стратегии научных поисков на Марсе, каждой из которых соответствовали цели MSL и районы ее работы: поиск следов прошлой жизни, изучение районов гидротермальных проявлений, поиск сегодняшней жизни и изучение эволюции планеты. Для оценки научных задач первой экспедиции в каждом из вариантов была сформирована «группа научной интеграции» во главе с Дэниелом МакКлизом (Daniel J. McClease) из JPL и Джеком Фармером (Jack D. Farmer) из Университета штата Аризона.

MSL и в самом деле превосходит всех своих предшественников, и не только по сложности, но и просто по отправляемой к Марсу массе. Если Mars Observer «потянул» на 2487 кг, а масса MRO составила 2180 кг, то стартовая масса нового марсианского аппарата равна 3839 кг. Комплекс MSL делится натри основные части:
— перелетная ступень, обеспечивающая полет по траектории от Земли к Марсу, включая коррекции этой траектории, общей массой 539 кг;
— система обеспечения входа в атмосферу, торможения и посадки массой 2401 кг;
— ровер массой 899 кг.

На фото Передний лобовой экран и хвостовой обтекатель, именно они будут защищать марсоход при спуске в атмосфере МарсаЫ. Космический центр им. Кеннеди, Флорида.

Манипулятор с пятью степенями свободы несет турель массой 33 кг с двумя научными приборами и тремя инструментами для копки грунта, фрезерования камней и дробления образцов.

Два дублированных бортовых компьютера Curiosity построены на процессоре RAD 750 с тактовой частотой 200 МГц, имеют постоянное запоминающее устройство емкостью 256 кбайт, оперативную память 256 Мбайт и 2 Гбайт флэш-памяти. Для планирования движения и обнаружения опасностей ровер оснащен в общей сложности 12 техническими камерами, в том числе двумя парами навигационных камер NavCam с полем зрения 45° и «картинкой» размером 1024×1024 элемента, а также четырьмя стереопарами контрольных камер HazCam с объективом типа «рыбий глаз» и полем зрения 124°. Эти камеры поровну распределены между двумя компьютерами.

Радиообмен с Землей идет непосредственно через 15-ваттный передатчик и две антенны Х-диапазона (в том числе остронаправленную диаметром 0.3 м) либо через орбитальные ретрансляторы по «местной» УКВ-линии. В первом случае пропускная способность не превышает нескольких килобит в секунду, во втором достигает 0.25 Мбит/с через Mars Odyssey и 2 Мбит/с через MRO. Всего за сутки MSL сможет передавать примерно по 250 Мбит данных.

Для решения поставленных задач марсоход Curiosity оснащен комплексом из 10 научных приборов суммарной массой 75 кг, которые подразделяются на обзорные инструменты (размещенные на мачте на высоте около 2 м над грунтом планеты), контактные (выносимые к объекту исследования с помощью манипулятора) и аналитические (для анализа образцов грунта и атмосферы Марса). В эту классификацию не входят десантная камера, работающая на этапе спуска, и приборы радиационного контроля и метеонаблюдений. Кроме того, на лобовом экране спускаемого аппарата установлены датчики для регистрации условий гиперзвукового входа и полета в атмосфере.

Отметим, что ныне работающий на Марсе ровер Opportunity имеет комплект научной аппаратуры общей массой всего 5 кг и масса одного лишь анализатора SAM на борту Curiosity составляет 40 кг.

Итак, левая обзорная камера М-34 с фокусным расстоянием 34 мм и светосилой 1:8 имеет поле зрения 15° по вертикали и 18° по горизонтали. Правая камера М-100 с фокусным расстоянием 100 мм и светосилой 1:10 имеет поле зрения 5×6°. Ее разрешение составляет около 7.5 см на дальности 1 км и 0.15 мм на расстоянии 2 м, что позволит использовать М-100 для поиска интересных объектов для исследования. Обе камеры могут фокусироваться на объектах на расстоянии от 1.8 м до бесконечности.

В конструкции обеих камер применен встроенный байеровский фильтр, позволяющий одновременно фиксировать красный, зеленый и синий компонент изображения на приемной матрице фирмы Kodak размером 1600×1200 элементов. Этот режим применяется совместно с широкополосным сменным фильтром; помимо него имеется еще семь фильтров, из которых три (440,525 и 1035 нм) общие для обеих камер, а четыре индивидуальны для каждой из них.

ДАН способен определить на планете содержание водорода, а значит и воды, а также гидратированных минералов. Зоны с большой концентрацией этих веществ наиболее интересны ученым.

Принцип работы нейтронного детектора заключается в том, что он облучает поверхность планеты нейтронами высоких энергий, затем по свойству потока вторичных нейтронов и определяет содержание тех или иных веществ. Он сможет «почувствовать» присутствие воды в грунте, даже если ее содержание там будет минимальным. Примечательно, что специалисты НАСА выбрали для посадки марсохода район, где так мало льда. Это сделано для того, чтобы не заразить Марс земными микроорганизмами.

Такая технология уже была опробована ранее на двух приборах, разработанных в ИКИ. Устройство ХЕНД уже более 10 лет работает на марсианской орбите, на борту зонда «Марс-Одиссей». С помощью него ученые установили, что в высоких широтах планеты присутствует толстый слой льда. А детектор ЛЕНД на борту зонда LRO нашел лед в кратерах у лунных полюсов.

Импульсный нейтронный генератор ДАН-ИНГ, изготовленный во ВНИИ автоматики имени Н.Л.Духова на базе промышленного импульсного генератора, способен выдать примерно 107 импульсов с частотой до 10 раз в секунду по 10 млн частиц в импульсе. Регистрирующий блок ДАН-ДЭ создан в лаборатории космической гамма-спектроскопим И. Г. Митрофанова в ИКИ. В разработке и создании комплекса аппаратуры участвовали также Институт машиноведения имени А.А. Благонравова РАН и Объединенный институт ядерных исследований (Дубна).

ДАН будет проводить измерения вдоль трассы движения марсохода во время длительных стоянок и остановок, чтобы оперативно оценивать содержание воды и гидратированных соединений в грунте. При обнаружении участков с повышенным содержанием воды будут проводиться детальные исследования грунта другими приборами.

М-34 может снять цветную круговую панораму до высоты 60° из 150 кадров примерно за 25 минут. Предусмотрен также режим видеосъемки с шириной кадра 720 пикселов и скоростью 4-7 кадров в секунду, в зависимости от экспозиции. Каждая камера имеет флэш-память объемом 8 Гбайт и собственный блок обработки и сжатия изображений, функционирующий независимо от основного компьютера марсохода. Блоки электроники MastCam и еще двух камер MARDI и MAHLI, также разработанных MSSS, аналогичны.

Излучение испаренного вещества по шестиметровому оптоволоконному кабелю передается на три спектрометра, размещенные в корпусе марсохода, где разлагается на 6144 спектральных канала в диапазоне от 240 до 850 нм. Спектры позволяют определить элементный состав образца, и в первую очередь количество натрия, магния, алюминия, кремния, кальция, калия, титана, марганца, железа, водорода, кислорода, бериллия, лития, стронция, серы, азота и фосфора. Многократная «стрельба» по одной и той же точке улучшает надежность их определения, а также позволяет удалить слой пыли или ржавчины и вести измерения по нижележащему веществу. ChemCam способен оперативно определять содержание в образце кислорода и водорода и однозначно выявлять воду.

Партнером Лос-Аламосской лаборатории в создании ChemCam является французский Институт исследований в области астрофизики и планетологии в Тулузе, поставивший лазер и телескоп. В Лос-Аламосе были изготовлены спектрометры и

Тестирование парашюта.

Спектрометр имеет радиоактивный источник с 0.7 г альфа- и гамма-активного изотопа кюрия 244 Си в составе измерительной головки и блок регистрации «ответного» рентгеновского излучения в корпусе ровера. Этот изотоп имеет период полураспада 18.1 года, а это значит, что быстродействие и чувствительность прибора будут практически неизменными в течение всего срока работы ровера. Детектор APXS размещается на высоте всего 20 мм над объектом, благодаря чему время измерений сокращается втрое.

Микроскопическая камера МАНИ предназначена для получения детальных изображений исследуемых образцов и участков грунта. От своего предшественника на роверах MER она отличается цветным «зрением», подсветкой и наличием автофокуса. Разрешение МАНИ при съемке с предельно малого расстояния 21 мм составляет 14 мкм в поле зрения 22×17 мм. Камера оснащена двумя белыми светодиодами для съемки ночью и в тени и двумя светодиодами, излучающими в ультрафиолете (365 нм), для флуоресцирующих материалов. Изображение принимается на матрицу 1600×1200 пикселов.

Десантная камера MARDI предназначена для цветной видеосъемки на этапе спуска и приземления с целью привязки района посадки, получения контекстной геологической информации и планирования начального этапа движения ровера. Во время работы на поверхности с ее помощью можно будет снимать грунт непосредственно под днищем марсохода с разрешением до 1.5 мм. MARDI снимает в поле зрения 70×55° на матрицу 1600×1200 пикселов при частоте кадров до 4 в секунду.

Испанский метеорологический комплекс REMS включает датчики скорости и направления ветра, атмосферного давления, температуры и влажности, а также инфракрасный датчик температуры грунта и прибор для измерения ультрафиолетового излучения Солнца в шести спектральных полосах. Данные REMS предполагается снимать ежечасно в течение пяти минут.

Научным руководителем всего проекта MSL является Джон Гротцингер (John Grotzinger) из Калифорнийского технологического института.