Mars Science Laboratory

	Mars Science Laboratory
	planetárna sonda– vozidlo
	; Autoportrét vozidlaCuriositynaMarse,7. október 2015
Prevádzkovateľ	NASA
Hlavní dodávatelia	JPL
Súčasný stav	sonda pristála naMarse
Dátum štartu	26. november2011,15:02:00,211UTC
Nosná raketa	Atlas V541 (AV-028)
Kozmodróm	Cape Canaveral(SLC-41)
Trvanie misie	12 rokov a 278 dní(prebiehajúci let)
COSPAR ID	2011-070A(37936)
Webová stránka	mars.jpl.nasa.gov/msl/home
Hmotnosť	3 839kg(sonda pri štarte); 899 kg (vozidloCuriosity)
Pristátie
Teleso	Mars
Dátum	6. august2012,05:17 UTC; Bradbury LandingvkráteriGale
Súradnice	4°35′22″J137°26′30″V/ 4,5895°J 137,4417°V
	Kozmonautický portál

Mars Science Laboratory(MSL), od roku2009nazývané ajCuriosity,je vozidloamerickej NASAurčené pre prieskumpovrchu Marsu.MSL je doteraz najkomplexnejšou a najväčšoukozmickou sondouvyslanou na planétuMars.Priviezlo viac vedeckých prístrojov ako ktorákoľvek iná misia na Mars predtým, a to vrátane nástrojov a vybavenia, ktoré na mieste umožnia analýzu práškov vyvŕtaných zhornín.Bude skúmať aj možnosťmikrobiálneho životavminulostialebo prítomnosti Marsu. Prístroje pre vozidlo poskytnú vedecké organizácieSpojených štátov,Kanady,Nemecka,Francúzska,RuskaaŠpanielska.

Očakávaná životnosť vozidla MSL bola aspoň jedenmarťanský rok(685 pozemských dní), čo umožní preskúmať územie o väčšej rozlohe ako boli schopné predchádzajúce vozidla. Celkové náklady projektu boli vyčíslené na 2,3 miliardyUSD.

Štart nosnej raketyAtlas V541 a začatie letu kMarsusa uskutočnilo26. novembra 2011o 16:02SEČ.K úspešnému pristátiu na Marse došlo6. augusta 2012o 7:17SELČ.

Projekt MSL je riadenýJet Propulsion Laboratorysídliacej v kalifornskejPasadene.

Ciele misie

MSL má štyri ciele: Zistiť, či vôbec niekedy boli na Marse podmienky vhodné prevznik života,charakterizovať klímu Marsu, charakterizovaťgeológiu Marsu,a pripraviť prieskum planéty ľuďmi. Tieto základné ciele budú dosiahnuté pomocou MSL. Má osem konkrétnych vedeckých cieľov:

Zistenie povahy a množstva organickýchuhlíkovýchzlúčenín
Hľadanie chemických stavebných kameňov života:uhlík,vodík,dusík,kyslík,fosforasíra
Identifikácia prvkov, ktoré sa môžu účastniť biologických procesov
Zistenie chemického, izotopového amineralogickéhozloženia povrchu Marsu
Zistenie procesov, ktoré vytvorili a upravili horniny a pôdy
Stanovenie vývojaatmosféry Marsupočas posledných 4 miliárd rokov
Zistenie súčasného stavu, distribúcie a kolobehuvodyaoxidu uhličitého
Meranie širokého spektra povrchového žiarenia, vrátane galaktického žiarenia,kozmického žiarenia,solárnych protónov a sekundárnych neutrónov

Konštrukcia a vybavenie

Rozmery a hmotnosť

MSL má dĺžku 3 m (bez robotickej ruky), šírku 2,7 m a výšku po vrchol stožiaru 2,2 metra. Vpredu má umiestnenú 1,9 metra dlhú robotickú ruku s 30 kg otočnou hlavicou obsahujúcou prístroje. Celkovo váži rover 900 kg, z toho takmer 80 kg tvoria vedecké prístroje. Veľkosťou bude odpovedať automobiluMini Cooper.Pre porovnanieMars Exploration Rovermajú dĺžku 1,6 m a vážia 174 kg, vrátane 6,8 kg vedeckých prístrojov.

Rýchlosť

Rover MSL je schopný prejsť prekážky vysoké 75 cm. Umožňuje mu to šestica kolies, každé s priemerom 0,5 metra. Maximálna rýchlosť posunu terénom je odhadovaná na 90 m za hodinu. Ale priemerná rýchlosť posunu môže byť asi 30 m za hodinu, v závislosti na výkone, náročnosti terénu, sklzu, a viditeľnosti. Očakáva sa, že MSL urazí počas svojej dvojročnej misie minimálne 19 km.

Napájací zdroj

MSL bude poháňaný rádioizotopovým termoelektrickým generátorom (MMRTG), ktorý je vylepšenou verziou podobného generátora RTG úspešne použitého na sondáchViking 1aViking 2v roku1976.Slnečná energia nie je efektívny zdroj pre operácie na povrchu Marsu, pretože solárne panely nemusia účinne fungovať vo vysokých zemepisných šírkach Marsu, v zatienených oblastiach alebo v prašných podmienkach. Okrem toho slnečnú energiu neposkytujú v noci, a tým obmedzujú schopnosť roveru udržiavať stálu teplotu a tým znižujú priemernú dĺžku života elektroniky. MMRTG poskytuje spoľahlivý, stály výkon cez deň aj v noci,odpadové teplosa dá použiť na zahriatie systémov a uvoľňovanieelektrickej energiepre prevádzku vozidla a nástrojov. Jeho teoretická životnosť by mala byť minimálne 14 rokov. MMRTG má rozmery 64 x 66 cm a hmotnosť 45 kg, je umiestnený v zadnej časti vozidla.

Heat Rejection System

Niektoré citlivé prístroje musia mať stálu teplotu. Použitím tekutiny čerpanej prostredníctvom 200 metrov rúrok v tele MSL budú citlivé súčasti udržované pri stálych teplotách. Teploty v oblasti, kde by mohol MSL pristáť, sa môžu meniť od 30 do −127 °C. Ohrievače boli položené vedľa niektorých komponentov a prebytočné teplo od MMRTG je odvedené pomocou HRS k týmto ohrievačom. HRS môže tiež chladiť komponenty podľa potreby.

Počítače

Dva identické počítače na palube roveru sú nazývanéangl.Rover Electronics Module(REM), obsahujú pamäte schopné vydržať extrémne prostredie a žiarenie. Každá pamäť počítača zahrnuje 256 kB EEPROM, 256 MB DRAM a 2 GB flash pamäte. To je porovnateľné s 3 MB EEPROM, 128 MB DRAM, a 256 MB flash pamäte používanej vMars Exploration Rover.

REM používajú počítače s procesorom RAD750, ktorý je nástupcom RAD6000 CPU použitého v Mars Exploration Rovers. RAD750 procesor je schopný výkonu až 400 MIPS, zatiaľ čo RAD6000 procesor je schopný len 35 MIPS.

Robotické rameno roveru s otočnou hlavicou s prístrojmi

Rover má inerciálnu meraciu jednotku (IMU), ktorá poskytuje 3-osé informácie o jeho pozícii, používanej pri navigácii roveru. Počítače roveru neustále sledujú svoje vlastné systémy na udržanie prevádzky vozidla, napríklad reguláciu teploty roveru. Aktivity ako fotografovanie, riadenie a prevádzku nástrojov sú vykonávané sekvenciami príkazov, ktoré sú odoslané zo Zeme k roveru. V prípade problémov s hlavným počítačom má vozidlo záložný počítač, ktorý môže prevziať kontrolu a pokračovať v misii.

Vedecké vybavenie

Mastcam– systém dvoch dvojmegapixelových kamier umiestnených na stožiari roveru, umožňujú zobrazovať okolie roveru vo veľkých detailoch a dokonca v pohybe, ľavá kamera je širokouhlá, pravá má teleobjektív
ChemCam– spektroskopická kamera s pulzným infračerveným laserom, umožňuje diaľkovú chemickú analýzu objektov
APXS– röntgenový spektrometer umiestnený na robotickej ruke vozidla
MAHLI– kamera umiestnená na otočnej hlave robotickej ruky, slúži ako digitálna lupa a vďaka LED diódam môže pracovať aj v noci
CheMin– chemické a mineralogické laboratórium využívajúce meranie röntgenovej difrakcie a fluorescencie
SAM– analyzátor vzoriek využívajúci integrovaný plynovýchromatografalaserový spektrometer
REMS– meteorologická stanica, španielsky prístroj
RAD– detektor radiácie
DAN– neutrónový detektor vodíku, ruský prístroj
MARDI– zostupová vysokorozlišujúca kamera zaznamenavajúca pristátie roveru

Nosná raketa

MSL bol vypustený pomocou raketyAtlas V.Tento nosič bol použitý aj na vynesenie sond Mars Reconnaissance Orbiter aNew Horizons.Konkrétne MSL bol vypustený pomocou rakety Atlas V 541, ktorá je schopná vyniesť 8 672 kg nageostacionárnu obežnú dráhu.Štartovacia fáza misie začala, keď sonda MSL prešla na vnútorný zdroj na odpaľovacej rampe a skončila, keď sa sonda MSL oddelila od rakety.

Priebeh letu

Sonda Mars Science Laboratory úspešne vyštartovala pomocou nosnej raketyAtlas V541 (AV-028) zCape Canaveral 26. novembra 2011o 15:02:00,211svetového času(UTC). Počas preletu k Marsu vykonala 4 motorické korekcie dráhy, ktoré upravili jej trajektóriu kvôli presnejšiemu pristátiu na Marse.

Dňa6. augusta 2012o 05:17:39 UTC vozidlo úspešne pristálo v kráteriGale.^[1].

Pristávací systém

Pristátie veľkej sondy na Marse je ťažká úloha: Atmosféra je veľmi hustá na použitie rakiet používaných na silné brzdenie, ale príliš riedka na použitiepadákov.Aj keď niektoré predchádzajúce misie použili na pristátieairbagya brzdili až na povrchu, MSL je pre túto voľbu príliš veľký. Preto bol pre MSL vyvinutý nový spôsob pristátia, ktorý nebol dovtedy nikdy odskúšaný v reálnych podmienkach. Jeho najinovatívnejšou fázou je tzv. aktívny zostup, ktorý zabezpečí raketový pristávací žeriav (nazývaný aj „nebeský žeriav – skycrane “). Pod ním bude umiestnený samotný rover, ktorý sa z neho po dostatočnom zbrzdení z určitej výšky spustí na lanách priamo na povrch.

MSL pristávacia schéma pre vstup do vonkajšej atmosféry

Pre zostup MSL bola v presnom poradí použitá kombinácia niekoľkých systémov, podľa nich možno celú operáciu rozdeliť na štyri fázy:

MSL pristávacia schéma pre zostup padákom, zbrzdený vstup, a pristátie sky crane

Navigovaný vstup do atmosféry

MSL sa priblížil k cieľovému bodu na povrch Marsu pomocou presného systému pre „priblíženie, prelet a pristátie (EDL) “, ktorý využíval skúseností z modulovApollo:na korekciu dráhy sa využíval vztlakový efekt pri prelete atmosférou. Rozloženie vztlakových síl po povrchu modulu a následné účinky na smer letu sa regulovali zmenou polohy ťažiska voči ose vztlakového povrchu, a to pomocou pohyblivých závaží.

Navigačný systém nasmeroval sondu k zvolenému cieľovému bodu s presnosťou do 10 km, teda do pristávacej elipsy s dĺžkou hlavnej osi max 20 km. Pre porovnanie, MER vozidláSpiritaOpportunitypristávali do elíps s dĺžkou 150 km.

Hlavným zdrojom nepresnosti bol prelet a brzdenie v atmosfére. Pre ďalšie spresnenie dráhy letu a zacielenie boli k dispozícii tiež štyri páry trysiekReaktívneho riadiaceho systému (RCS),každý pár s ťahom cca 500N.

Vozidlo je pri prelete vesmírom aj následnom zostupe atmosférou Marsu chránenétepelným štítom.

Zostup padákom

Podobne akoViking,Mars Pathfinderaj Mars Exploration Rovers, tiež MSL bol spomalený veľkým padákom. Po riadenom vstupe do atmosféry, kedy bola kapsula spomalená naMach2, boli odhodené vyvažovacie závažia a bol otvorený padák pre nadzvukové rýchlosti. Po niekoľkých sekundách sa od zostavy oddelil teraz už nepotrebný 4,5 metrový tepelný štít, ktorý dopadol na povrch.

Aktívny zostup

Asi minútu na to sa vozidlo s pristávacím žeriavom odpojilo od aerodynamického štítu s padákom a vypadlo z neho: Následné ďalšie brzdenie umožnilihydrazínovéraketové motory žeriavu. Trysky boli na koncoch ramien okolo žeriavu, ktorý niesol vozidlo pod sebou. Pristávací žeriav pomocou radaru meral výšku a zostupovú rýchlosť a podľa nej aktívne menil ťah motorov. Táto fáza zostupu potrvala necelú minútu.

Pristávacia fáza

Samotné pristátie bolo mäkké. Vozidlo sa spustilo z pristávacieho žeriavu priamo na kolesá káblom a lanami dlhými približne 7,5 m: Dole sa po dobu 2 sekundy uisťovalo o polohe na pevnej zemi, potom kábel odpálilo malými náložami. Žeriav počas toho času "levitoval" na plameňoch. Po odpojení odletel čo najďalej, kde havaroval. Pojazdné laboratórium sa mohlo rovno vydať na prieskum Marsu. Plánované pristátie s pomocou „nebeského žeriavu “bolo najinovatívnejším technologickým príspevkom misie Curiosity a nikdy predtým nebolo použité pri reálnej misii.

Po pristátí

Na Zemi bola informácia o dosadnutí potvrdená o 5:32 UTC. Krátko na to dorazili aj prvé snímky z miesta pristátia. Postupne sa preveroval stav systémov roveru po pristátí a na Zem boli priebežne posielané aj ďalšie snímky. Na druhý deň (sol 1) rover vyklopil vysokoziskovú anténu a na Zem odoslal záznam zo zostupovej kamery MARDI, na ktorom bolo prvýkrát v histórii zachytené pristávanie kozmickej sondy na Marse z pohľadu samotného roveru. Na ďalší deň (sol 2) bol vyklopený aj stožiar roveru a navigačné kamery na ňom umiestnené začali snímať 360° panorámu okolia miesta pristátia.

Referencie

↑PAVLOVIĆ, Pavle.NASA Lands Car-Size Rover Beside Martian Mountain[online]. Jet Propulsion Laboratory, 08.06.2012, [cit. 2012-06-08].Dostupné online.Archivované 2012-08-08 zoriginálu.(anglicky)

Iné projekty

Commons ponúka multimediálne súbory na témuMars Science Laboratory

Externé odkazy

http://mars.jpl.nasa.gov/msl/oficiálna webová stránka projektu
NASA - videá
Veda sme 21.11.2012 - nový nález

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článkuMars Science Laboratoryna českej Wikipédii.

[1] PAVLOVIĆ, Pavle.NASA Lands Car-Size Rover Beside Martian Mountain[online]. Jet Propulsion Laboratory, 08.06.2012, [cit. 2012-06-08].Dostupné online.Archivované 2012-08-08 zoriginálu.(anglicky)

[1]