Миссия 2011 года Mars Science Laboratory (Curiosity - любознательность)

В ноябре-декабре 2011 года ракета-носитель Atlas V 541 запустит миссию НАСА Mars Science Laboratory [MSL], которая прибудет к Марсу в августе 2012 года. Марсоход массой 900 кг проработает на Красной планете по меньшей мере один марсианский год [687 земных дней]. Миссия является частью долгосрочной программы НАСА по исследованию Марса автоматами. Задача MSL – определить в состоянии ли сегодня окружающая среда Марса поддерживать микробную жизнь и могла ли она делать это в прошлом.

(фото NASA)

По планам запуск Mars Science Laboratory [MSL] должен состояться с базы ВВС США на мысе Канаверал в стартовом окне с 25 ноября по 18 декабря 2011 года, аппарат прибудет к Марсу в августе 2012 года. Пройдя через серию «S»-образных траекторий в атмосфере планеты, аппарат подобно шаттлу осуществит [аэродинамическое] торможение.

За три минуты до приземления для снижения скорости будет выпущен парашют, далее посадка будет осуществляться на реактивных двигателях, размещенных по краям посадочной ступени, в последние секунды посадочная ступень исполнит роль небесного крана [sky crane], опустив на тросах марсоход на поверхность планеты.

Curiosity [любознательность] в два раза длиннее [около 3 метров] и в пять раз массивней марсоходов Spirit и Opportunity, запущенных в 2003 году по программе НАСА Mars Exploration Rover [MER]. Аппарат унаследовал множество конструктивных решений своих предшественников, в том числе шестиколесный привод, шарнирную систему подвески и смонтированные на мачте камеры, которые призваны помочь наземной команде выбрать цели исследования и маршруты движения. В отличие от предыдущих марсоходов, Curiosity будет нести оборудование для сбора образцов горных пород и грунта, их обработки и распределения по бортовым испытательным камерам аналитических приборов.

Curiosity спроектирован Лабораторией реактивного движения [НАСА] так, что в состоянии переехать препятствие высотой до 65 сантиметров и проходить в сутки до 200 метров по марсианской поверхности.

Электропитание марсохода обеспечивает многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор Министерства энергетики США. Он производит электричество из тепловой энергии, образующейся при радиоактивном распаде плутония-238. Этот долгоживущий элемент питания обеспечит миссии операционный срок службы на поверхности планеты в один марсианский год [687 земных дней] или более. Мощность генерируемой электроэнергии составит 110 ватт. Избыточное тепло генератора будет отводиться специальной жидкостью и использоваться для поддержания всех систем марсохода в приемлемых рабочих температурах.

Миссия будет использовать спутники-ретрансляторы на орбите вокруг Марса в качестве основного канала связи между Curiosity и наземными антеннами дальней космической связи.

Главная научная цель миссии определение того, являются ли сейчас или были ли в прошлом окружающие условия места посадки благоприятными для микробной жизни, как в вопросе обитания, так и в вопросе сохранения.

На открытых семинарах, где с 2006 года учувствовало более 100 ученых, были сопоставлены достоинства исследования более 30 возможных мест посадки марсохода. К 2008 году из научных соображений и факторов безопасности было отобрано 4-ре возможных места посадки, окончательный выбор будет сделан в 2011 году. Все четыре кандидата предполагают наличие в их районе минералов, образовавшихся в условиях высокой влажности.

Для выбора мест посадки использовались снимки Mars Reconnaissance Orbiter [MRO] и более ранних орбитальных аппаратов, исследовавших Марс, при этом учитывалась возможность приземления в целевой области лишь около 20 километров длиной. Заложенная в MSL точность посадки в пять раз выше, чем у предшественников, это позволило оставить в числе кандидатов мест посадки районы, которые иначе были бы исключены, чтобы не охватывать неподходящий [или даже опасный для посадки] ландшафт. Например, менее точная посадка могла бы привести миссию на дно кратера с почти отвесными стенами.

Совершенствование технологии точной посадки тяжелых грузов даст новые возможности для последующих миссий, например, по сбору образцов горных пород или грунта для последующей доставки на Землю или по проведению более обширных по поверхности поисков [следов] жизни в прошлом или настоящем Марса.

Научная нагрузка

В апреле 2004 года НАСА запросило предложения по научным инструментам, которые должна нести миссия MSL, и, соответственно, по исследованиям, которые она должна провести. Позже в том же году агентство выбрало восемь предложений, а также достигло соглашений с Испанией и нашей страной по дополнительным инструментам.

Набор инструментов SAM [Sample Analysis at Mars, анализ образцов на Марсе] займется анализом образцов, собранных и доставленных манипулятором марсохода. SAM включает: газовый хроматограф, масс-спектрометр и спектрометр с перестраиваемым лазером, этот набор объединяет возможности идентификации широкого круга органических соединений и определения соотношения различных изотопов ключевых элементов. Соотношение изотопов является ключом для понимания истории вод Марса и его атмосферы. Ведущий исследователь - Пол Махаффи [Paul Mahaffy, Центр космических полётов имени Годдарда].

Аппарат рентгенофлуоресцентного анализа и рентгенографии - CheMin - также будет изучать собранные рукой-манипулятором образцы. Устройство разработано для идентификации и количественной оценки минералов в горных породах и грунте, а также измерения состава сыпучих смесей. Ведущий исследователь – Дэвид Блейк [David Blake, Исследовательский центр имени Эймса].

Установленный на руке-манипуляторе аппарат MAHLI [Mars Hand Lens Imager] сделает сверхкрупным планом снимки горных пород, грунта, и [при наличии] льда, фиксируя меньшие по размерам детали, чем ширина человеческого волоса. Кроме того, прибор будет в состоянии сфокусироваться на труднодоступных объектах, лежащих далее длины руки марсохода. Ведущий исследователь – Кеннет Эджетт [Kenneth Edgett, Malin Space Science Systems].

Также на манипуляторе расположен APXS [Alpha Particle X-ray Spectrometer], который будет облучать образцы альфа-частицами и проводить спектральный анализ ответного рентгеновского излучения образцов для определения относительного содержания в них различных элементов. Инструмент создан Канадским космическим агентством, ведущий исследователь – Ральф Геллерт [Ralf Gellert, Университет Гуэлфа].

Мачтовая камера [Mast Camera] установлена на высоте человеческого роста, она даст цветное изображение в высоком разрешении окружающей марсоход местности, кроме того, имеет возможность делать и хранить видеоряд в высоком разрешении. Эта камера также будет использована для осмотра собранных или обработанных манипулятором материалов. Ведущий исследователь – Майкл Малин [Michael Malin, Malin Space Science Systems].

Получивший название ChemCam прибор будет испарять лазерными импульсами лежащий на расстоянии до 9 метров тонкий слой материала горных пород или грунта. В состав инструмента входят телескоп для захвата детального изображения освещенной пучком области и спектрометр для определения типа атомов, возбужденных пучком. Лазер и телескоп размещены на мачте марсохода, где в дополнение к мачтовой камере служат цели выбора учеными объектов исследования из ближайшего окружения для дальнейшего сближения и более подробного изучения другими инструментами MSL. Ведущий исследователь - Роджер Винс [Roger Wiens, Лос-Аламосская национальная лаборатория].

RAD [Radiation Assessment Detector] будет служить для определения радиационной обстановки на поверхности Марса. Эта информация необходима для планирования исследования Марса человеком и важна для оценки способности планеты быть пристанищем жизни. Ведущий исследователь - Дональд Хасслер [Donald Hassler, Юго-Западный исследовательский институт].

За две минуты до посадки MARDI [Mars Descent Imager] проведет цветную видеосъемку высокого разрешения района посадки с целью определения геологического контекста для последующих работ на поверхности, а также точного определения места посадки. Ведущий исследователь – Майкл Малин.

Разработанный Министерством образования и науки Испании прибор REMS [Rover Environmental Monitoring Station] займется измерением атмосферного давления, температуры, влажности, скорости ветра и уровня ультрафиолетового излучения. Ведущий исследователь – Хавьер Гомес-Эльвира [Javier Gomez-Elvira, Центр Астробиологии, Мадрид].

Разработанный Федеральным космическим агентством России прибор DAN [Dynamic Albedo of Neutrons] будет измерять уровень подповерхностного водорода, лежащего на глубине до одного метра. Обнаружение водорода может указывать на наличие воды в виде льда или на связанную воду в минералах. Ведущий исследователь – Игорь Митрофанов [Институт космических исследований РАН].

Подготовлено по материалам НАСА
http://science.compulenta.ru/624034/?r1=yandex&r2=news

Анимация входа в атмосферу Mars Science Laboratory (MSL) Curiosity на You Tube: