Технические характеристики марсохода

Масса «Кьюриосити» после мягкой посадки составила 899 кг, в том числе 80 кг научного оборудования.

· Размеры: Марсоход имеет длину 3 м, высоту с установленной мачтой 2,1 м и ширину 2,7 м. «Кьюриосити» гораздо больше своих предшественников — марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити», которые имели длину 1,5 м и массу 174 кг (в том числе 6,8 кг научной аппаратуры).

· Передвижение: На поверхности Марса MSL способен преодолевать препятствия высотой до 75 сантиметров. Максимальная скорость на твёрдой ровной поверхности составляет 144 метра в час. Максимальная предполагаемая скорость на пересечённой местности составляет 90 метров в час при автоматической навигации. Средняя же скорость, предположительно, составит 30 метров в час. Ожидается, что за время двухлетней миссии MSL пройдёт не менее 19 километров.

· Источник питания: «Кьюриосити» питается от Радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), им успешно пользовались спускаемые аппараты Викинг-1 и Викинг-2 в 1976 году.

Радиоизотопная электрическая система (RPSs) является генератором, который производит электроэнергию от естественного распада изотопа плутония-238. Тепло выделяется при естественном распаде этого изотопа, и позже преобразуется в электроэнергию, обеспечивая постоянный ток в течение всего года, днём и ночью; также тепло может использоваться для подогрева оборудования (переходя к нему по трубам). При этом экономится электроэнергия, которая может быть использована для передвижения марсохода и работы его инструментов. «Кьюриосити» получает электропитание от энергоустановки, предоставленной Министерством Энергетики США, содержащей 4,8 кг плутония-238, закупленного, предположительно, в России. Плутоний в виде диоксида упакован в 32 керамические гранулы, каждая размером примерно в 2 сантиметра.

Генератор «Кьюриосити» является последним поколением РИТЭГов, сделан компанией Boeing, и называется «Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator» или MMRTG. Основан на классической технологии РИТЭГов, но является более гибким и компактным, рассчитан на производство 125 Вт электрической энергии (0,16 лошадиных сил в пересчете на единицы измерения мощности автомобильных двигателей) из примерно 2 кВт тепловой (в начале миссии). Со временем MMRTG станет производить меньше, чем 125 Вт. При минимальном сроке службы в 14 лет его выходная мощность снизится лишь до 100 Вт. Энергоустановка MSL генерирует 2,5 кВт*ч каждый марсианский день, что гораздо больше, чем выход энергоустановок марсоходов Спирит и Оппортьюнити (около 0,6 кВт*ч за марсианский день).

· Система отвода тепла: (HRS) Температура области, в которой будет находиться «Кьюриосити», в мае может колебаться от +30 до −127 ° С. Таким образом, система отвода тепла (HRS) прокачивает жидкость через трубы общей длиной в 60 м в теле MSL, чтобы чувствительные элементы системы находились в оптимальной температуре. Другие методы нагрева внутренних компонентов включают в себя использование тепла, которое было выделено от приборов, а также лишнего тепла от генератора MMRTG. HRS также имеет способность охлаждать свои компоненты, если это необходимо. На космическом аппарате установлен криогенный теплообменник, произведенный в Израиле компанией Ricor Cryogenic and Vacuum Systems. Он позволяет сохранять температуру различных отсеков аппарата на отметке в −173 градуса Цельсия.

· Компьютер: На марсоходе установлено два одинаковых бортовых компьютера под названием «Rover Compute Element» (RCE) под управлением процессора RAD750 с частотой 200 МГц; они содержат радиационностойкую память. Каждый компьютер включает в себя 256 кБ EEPROM, 256 МБ DRAM, и 2 ГБ флэш-памяти.^[64] Это количество, в целом, больше 3 МБ EEPROM,^[65] 128 Мб DRAM, и 256 Мб флэш-памяти, которые имелись на марсоходах Спирит и Оппортьюнити.^[66] Используется многозадачная ОСРВ VxWorks.

Компьютер постоянно следит за марсоходом: например, сам может повысить или понизить температуру в те моменты, когда это необходимо. Он даёт команды на фотографирование, вождение марсохода, отправку отчёта о техническом состоянии инструментов. Приказы марсоходу передаются операторами с Земли.

Компьютеры используют процессор RAD750, который является преемником процессора RAD6000, использованного в Mars Exploration Rover. RAD750 способен выполнять до 400 миллионов операций в секунду, в то время как RAD6000 способен выполнять до 35 миллионов операций в секунду. Из двух бортовых компьютеров один настроен в качестве резервного и возьмет на себя управление в случае возникновения проблем с основным компьютером.

Марсоход имеет Инерциальное Измерительное Устройство (Inertial Measurement Unit),^[64] оно предоставляет информацию о местоположении марсохода, используется как навигационный инструмент.

· Связь: «Кьюриосити» имеет две системы связи. В первую входят передатчик и приёмник X-диапазона, с помощью которых марсоход связывается напрямую с Землёй, со скоростью до 32 кбит/с. Вторая работает в диапазоне ДМВ (UHF) и создана на базе программно-определяемой радиосистемы Electra-Lite, разработанной в JPL специально для космических аппаратов. ДМВ-радио используется для связи с искусственными спутниками Марса. Несмотря на то, что у «Кьюриосити» имеется возможность прямой связи с Землёй, большая часть данных будет ретранслироваться орбитальными аппаратами, обеспечивающими бóльшую пропускную способность за счёт большего диаметра антенн и более мощных передатчиков. Скорости передачи данных между «Кьюриосити» и каждым орбитальным аппаратом могут быть 2 Мбит/с (Марсианский разведывательный спутник) и 256 кбит/с (Марс Одиссей), каждый спутник имеет возможность держать связь с «Кьюриосити» приблизительно 8 минут в день.^[71] Также у орбитальных аппаратов заметно больше временное окно, в котором имеется возможность связи с Землёй.

При посадке телеметрия могла отслеживаться всеми тремя спутниками, находящимися на орбите Марса: Марс Одиссей, Марсианским разведывательным спутником и Марс-экспресс — Европейского космического агентства. Марс Одиссей служил в качестве ретранслятора и передавал телеметрию на Землю в потоковом режиме. На Земле сигнал принимали с задержкой в 13 минут 46 секунд, необходимых для преодоления радиосигналом расстояния между планетами.

· Манипулятор: На ровере установлен трёхсуставной манипулятор длиной 2,1 м, на котором смонтированы 5 приборов общей массой около 30 кг. Они смонтированы на конце манипулятора в крестовидной башне-турели (turret), способной поворачиваться на 350 градусов. Диаметр башни с инструментами составляет около 60 см. Во время движения манипулятор складывается.

Два прибора: APXS и MAHLI — являются контактными (in-situ) инструментами. Остальные 3 прибора: ударная дрель, щётка (brush) и механизм для забора (зачерпывания — scooping) и просеивания образцов грунта — выполняют функции добычи и приготовления материала (образцов) для исследования. Дрель имеет 2 запасных бура. Она способна делать отверстия в камне диаметром 1,6 см и глубиной в 5 см. Добытые манипулятором образцы могут также исследоваться приборами SAM и CheMin, расположенными в передней части корпуса ровера.

Из-за разницы между земной и марсианской (38 % земной) гравитацией массивный манипулятор подвергается различной степени деформации, для компенсации разницы которой устанавливается специальное программное обеспечение (ПО). Работа манипулятора с данным ПО в условиях Марса требует дополнительного времени для отладки.

· Мобильность марсохода: Как и в предыдущих марсоходах — Mars Exploration Rovers и Mars Pathfinder, «Кьюриосити» имеет платформу с научным оборудованием, всё это установлено на шести колёсах, каждое из которых имеет свой электродвигатель, причём два передних и два задних колеса будут участвовать в рулении, что позволит аппарату разворачиваться на 360 градусов, оставаясь при этом на месте. Колёса «Кьюриосити» значительно больше, чем те, которые использовались в предыдущих миссиях. Каждое колесо имеет определённую конструкцию, которая будет помогать марсоходу поддерживать тягу, если он застрянет в песке, также колёса марсохода будут оставлять след в виде регулярного отпечатка на песчаной поверхности Марса. В этом отпечатке при помощи кода Морзе в виде отверстий записаны буквы JPL (Лаборатория реактивного движения, англ. Jet Propulsion Laboratory).

При помощи бортовых камер марсоход распознает элементы регулярного отпечатка колёс (узоры) и сможет определить пройденное расстояние.

За первые 100 дней работы Curiosity ДАН произвел 120 измерений, как при движении марсохода, так и во время его остановок. Примерно половина измерений (58 сеансов) была сделана в активном режиме, половина — в пассивном. Результаты позволяют говорить о двухслойности марсианского грунта. У самой поверхности лежит сухой слой, толщиной 20 - 40 см, с содержанием воды не превышающим 1 % по массе, под ним, на глубине до метра, находится грунт с относительно высоким содержанием воды, которое значительно изменяется вдоль трассы движения и в отдельных местах (Rocknest) превышает 4 %. Возможно, что с глубиной влажность продолжает возрастать, но прибор ДАН не в состоянии получать данные с глубины более 1 м.

Список литературы

https://ru.wikipedia.org/wiki/Марсианская_научная_лаборатория

Рисунок 1. 4

Рисунок 2. 5

Рисунок 3. 5

Рисунок 4. 6

Рисунок 5. 6

Рисунок 6. 6

Оглавление

История. 2

Задачи и цели миссии. 3

Состав. 4