Mars Exploration Rover

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Automatyczny robot Spirit

Miejsca lądowań amerykańskich sond na Marsie.

MER (Mars Exploration Rover) to podwójna amerykańska misja międzyplanetarna realizowana przez NASA w ramach programu naukowego Mars Exploration Program.

[edytuj] Opis misji

Na misję MER składają się dwa automatyczne roboty - łaziki typu Athena, o nazwach Spirit (Duch) i Opportunity (Sposobność). Łaziki przemieszczając się po planecie badając ją głównie pod kątem geologicznym. Celem misji jest poznanie historii geologicznej i klimatycznej Marsa. Pozwoli to na stwierdzenie, czy na Marsie występuje woda, czy istniały tam kiedykolwiek warunki umożliwiające powstanie życia. Misja MER ma również za zadanie zebrać dane przydatne w planowaniu przyszłych misji załogowych na Marsa. Szefem projektu jest Peter Theisinger z Jet Propulsion Laboratory oraz Steven Squyres, profesor astronomii na Uniwersytecie Cornell.

Projekt misji wykonało i realizuje Jet Propulsion Laboratory.

Miejsca lądowania dla sond zostały wytypowane na podstawie danych zebranych przez sondy Mars Global Surveyor i 2001 Mars Odyssey. Lądowisko robota Spirit, to krater Gusev, w którym być może kiedyś istniało jezioro. Drugie z lądowisk, to Meridiani Planum, gdzie obecność hematytu sugeruje dawną obecność wody. Znajduje się on po przeciwnej stronie planety niż krater Gusev.

Łaziki Spirit i Opportunity wysłane w kierunku Czerwonej Planety, odpowiednio, 10 czerwca (17:58:46,773 UTC) i 8 lipca (03:18:15,170 UTC) 2003 roku. Obie sondy zostały wystrzelone rakietami Delta 2-7925. Początkowe koszty wyniosły 820 mln. dolarów, wliczając w to konstrukcję obu pojazdów, zakup rakiet nośnych oraz 90 dni pracy na Marsie w ramach pierwszego etapu misji.

Schematyczne przedstawienie procedury lądowania sond MER.

MER-A (MER-2) "Spirit" osiadł na Marsie w dniu 4 stycznia 2004 roku, o godz. 4:35 UTC, tylko 10 kilometrów dalej od planowanego miejsca. Pozycja lądowiska to 14,5718° S (planowo 14,59° S), 175,4785° E (planowo 175,3° E, współrzędnych marsjańskich. Dwa dni później kierownictwo misji nadało nazwę miejscu lądowania sondy – Columbia Memorial Station – na cześć poległej załogi misji STS-107 wahadłowca Columbia.

MER-B (MER-1) "Opportunity" wylądował na Czerwonej Planecie w dniu 25 stycznia 2004 roku, o godz. 5:05 UTC, 24 kilometry od planowanego miejsca lądowania. Trzy dni później miejsce lądowania otrzymało nazwę Challenger Memorial Station, na cześć poległej załogi misji STS-51L wahadłowca Challenger.

Podstawowe cele misji zakładały, że roboty będą pracowały 90 dni (taka długość pracy była założona i gwarantowana przez konstruktorów) i przejadą w tym czasie dystans około 1 km. Oba założenia zostały przekroczone wielokrotnie. Łaziki przejechały łącznie ponad 11 kilometrów (MER-A: 5107 m w dniu 20.10.05; MER-B: 6373,6 m w dniu 1.11.05) i spędziły na powierzchni Marsa łącznie ponad 1280 marsjańskich dni. Ich misja nadal trwa, a oba pojazdy są nadal w dobrym stanie technicznym. Zakończenie misji rozszerzonej pojazdów przewidziano na 1 października 2006 roku.

[edytuj] Konstrukcja sond

Człon rejsowy - schemat.

Elementy składowe sond programu MER.

Sondy MER-A i MER-B miały za zadanie dostarczyć bliźniacze roboty, Spirit i Opportunity, na powierzchnię Marsa. Cała sonda ważyła ok. 1063 kg (w tym: robot Athena – 185 kg; lądownik – 348 kg; osłona tylna ze spadochronem – 209 kg; osłona termiczna – 78 kg; człon rejsowy – 193 kg; paliwo – 50 kg). Sonda miała 165 cm wysokości i 265 cm średnicy. W czasie podróży do powierzchni planety była stabilizowana obrotowo (2 obroty/min.) Zasilane zapewniały ogniwa słoneczne o mocy, w pobliżu Ziemi, 600 W (w pobliżu Marsa – 300 W).

Podczas lądowania wykorzystano możliwość hamowania aerodynamicznego, do wstępnej redukcji prędkości. Po wejściu w atmosferę lądowniki rozłożyły spadochron oraz użyły rakiet hamujących. W końcowej fazie, amortyzację zapewniły nadmuchiwane poduszki.

[edytuj] Konstrukcja łazików

Rozmieszczenie instrumentów na łazikach geologicznych typu Athena.

Człon rejsowy pojazdu Opportunity.

Roboty Athena powstały przy współpracy międzynarodowej NASA głównie z Niemcami i Danią. Pojazd ma masę 185 kg, jest zasilany z dwóch baterii litowych o pojemności 8Ah każda, ładowanych ogniwami słonecznymi (maks. 410 Wh). Porusza się dzięki trzem parom kół. Każde koło ma niezależne zawieszenie i napęd. Przednia i tylna para kół jest skrętna, a każde z kół skręca się niezależnie. Średnia prędkość robota poruszającego się po płaskim terenie to 1 cm/s (maks. 5 cm/s). Ruch robotów odbywa się w sposób nieciągły – po każdych 10 sekundach jazdy, są one zatrzymywane na czas oceny ukształtowania terenu i planowania kolejnych 10 sekund ruchu. Łazik może pokonywać wzniesienia do 45°, ale jednocześnie jest zaprogramowany tak, aby unikać wzniesień o stromości większej niż 30°. W celach ochrony przed wpływami klimatycznymi Marsa, pojazdy są pomalowane złotą farbą (bardzo dobrze odbijającą światło) i pokryte specjalnym żelem. Wnętrze robotów jest stabilizowane temperaturowo poprzez urządzenia chłodzące (używane za dnia) i ogrzewające (włączane na noc).

Komunikacja z Ziemią odbywa się przy pomocy kierunkowej anteny wysokiego i niskiego zysku, a komunikacja z orbitującymi statkami Mars Global Surveyor i 2001 Mars Odyssey przy użyciu anteny UHF. Dwie ostatnie sondy służą jako przekaźniki - odbierają dane naukowe z sond i przesyłają je na Ziemie znacznie wydajniej niż mogą to robić same łaziki. Roboty są w bardzo dużym stopniu autonomiczne. Na pokładzie każdego znajduje się pokładowy komputer obsługujący całe wyposażenie i decydujący o działaniu pojazdu. Komputer posiada 128 MB pamięci RAM (i 256MB pamięci Flash) oraz 32 bitowy procesor Rad 6000 (odporniejszy na promieniowanie procesor PowerPC o mocy obliczeniowe 20 MIPS).

[edytuj] Wyposażenie

PanCam (Panoramic Camera – kamera panoramiczna) - dwie sprzężone kamery stereoskopowe - określanie mineralogii, tekstury, i struktury terenu. Wykonywanie przestrzennych obrazów powierzchni Marsa z perspektywy zbliżonej do ludzkiej
MI (Microscopic Imager) – przyrząd obrazowania mikroskopowego - wykonywanie zdjęć o wysokiej rozdzielczości skał i gleby
Mini-TES (Miniature Thermal Emission Spectrometer) – miniaturowy spektrometr emisyjny podczerwieni - identyfikacja składu skał i gleby oraz wykonywanie profili temperaturowych atmosfery
MS (Mössbauer Spectrometer) – spektrometr Mössbauera - badanie składu skał zawierających związki żelaza
APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) – spektrometr rentgenowski cząstek alfa - badanie obfitości pierwiastków w skałach i glebie
RAT (Rock Abrasion Tool) – narzędzie ścierające skały w celu zbadania ich wnętrza
Magnet Array – pułapki magnetyczne do łapania pyłu ferromagnetycznego - chwytanie cząstek pyłu i skał startych przez RAT w celu zbadania ich przez spektrometry APXS i MS
HazCam (Hazard Avoidance Camera) – cztery kamery dedykowane unikaniu niebezpieczeństw
NavCam (Navigation Camera) – dwie kamery służące do nawigacji

Przyrządy PanCam, NavCam, i Mini-TES znajdują się na 1,5 metrowym wysięgniku. Przyrządy APXS, MI, MS, i RAT umieszczono na końcu ruchomego wysięgnika o kilku stopniach swobody, dzięki czemu pozycjonowanie tych przyrządów jest mniej zależne od położenia łazika.