• ChemCam представляет собой набор инструментов для проведения дистанционного химического анализа различных образцов. Работа проходит следующим образом: лазер проводит серию выстрелов по исследуемому объекту. Затем проводится анализ спектра света, который излучила испарившаяся порода. ChemCam может изучать объекты, расположенные на расстоянии до 7 метров от него. Стоимость прибора составила около 10 миллионов долларов (перерасход 1.5 млн. долл.). В штатном режиме фокусировка лазера на объекте проходит автоматически.
• MastCam: система состоящая из двух камер, и содержит множество спектральных фильтров. Возможно получение снимков в естественных цветах размером 1600 × 1200 пикселей. Видео с разрешением 720p (1280 × 720) снимается с частотой до 10 кадров в секунду и аппаратно сжимается. Первая камера — Medium Angle Camera (MAC), имеет фокусное расстояние в 34 мм и 15 градусное поле зрения, 1 пиксель равен 22 см при расстоянии 1 км.
• Narrow Angle Camera (NAC), имеет фокусное расстояние в 100 мм, 5.1 градусное поле зрения, 1 пиксель равен 7,4 см при расстоянии 1 км. Каждая камера имеет по 8 Гб флеш-памяти, которая способна хранить более 5500 необработанных изображений; имеется поддержка JPEG-сжатия и сжатия без потери качества. В камерах есть функция автоматической фокусировки, которая позволяет им сфокусироваться на объектах, от 2,1 м до бесконечности. Несмотря на наличие у производителя конфигурации с трансфокатором, камеры не имеют зума, поскольку времени для тестирования не оставалось. Каждая камера имеет встроенный фильтр Байера RGB и по 8 переключаемых ИК-фильтров. По сравнению с панорамной камерой, которая стоит на Спирите и Оппортьюнити (MER) и получает чёрно-белые изображения размером 1024 × 1024 пикселя, камера MAC MastCam имеет угловое разрешение в 1,25 раза выше, а камера NAC MastCam — в 3,67 раза выше.
• Mars Hand Lens Imager (MAHLI): Система состоит из камеры, закреплённой на роботизированной «руке» марсохода, используется для получения микроскопических изображений горных пород и грунта. MAHLI может снять изображение размером 1600 × 1200 пикселей и с разрешением до 14,5 мкм на пиксель. MAHLI имеет фокусное расстояние от 18,3 мм до 21,3 мм и поле зрения от 33,8 до 38,5 градусов. MAHLI имеет как белую, так и ультрафиолетовую светодиодную подсветку для работы в темноте или с использованием флуоресцентной подсветки. Ультрафиолетовая подсветка необходима для вызова излучения карбонатных и эвапоритных минералов, наличие которых позволяет говорить о том, что в формировании поверхности Марса принимала участие вода. MAHLI фокусируется на объектах от 1 мм. Система может сделать несколько изображений с акцентом на обработку снимка. MAHLI может сохранить необработанное фото без потери качества или же сделать сжатие JPEG файла.
• MSL Mars Descent Imager (MARDI): Во время спуска на поверхность Марса, MARDI передавал цветное изображение размером 1600 × 1200 пикселей со временем экспозиции в 1,3 мс, камера начала съёмку с расстояния 3,7 км и закончила на расстояния 5 метров от поверхности Марса, снимала цветное изображение с частотой 5 кадров в секунду, съёмка продлилась около 2-ух минут. 1 пиксель равен 1,5 метра на расстоянии 2 км, и 1,5 мм на расстоянии 2 метра, угол обзора камеры — 90 градусов. MARDI содержит 8 Гб встроенной памяти, которая может хранить более 4000 фотографий. Снимки с камеры позволили увидеть окружающий рельеф на месте посадки. JunoCam, построенная для космического аппарата Juno, основана на технологии MARDI.
• Alpha-particle X-ray spectrometer (APXS): Это устройство будет облучать альфа-частицами и сопоставлять спектры в рентгеновских лучах для определения элементного состава породы. APXS является формой Particle-Induced X-ray Emission (PIXE), который ранее использовался в Mars Pathfinder и Mars Exploration Rovers. APXS был разработан Канадским космическим агентством. MacDonald Dettwiler (MDA) — Аэрокосмическая канадская компания, которая строит Canadarm и RADARSAT, несут ответственность за проектирование и строительство APXS. Команда по разработке APXS включает в себя членов из Университета Гвельфов, Университета Нью-Брансуик, Университета Западного Онтарио, НАСА, Университет Калифорнии, Сан-Диего и Корнельского университета.
• Collection and Handling for In-Situ Martian Rock Analysis (CHIMRA): CHIMRA представляет собой ковш 4х7 сантиметров, который зачерпывает грунт. Во внутренних полостях CHIMRA он просеивается через сито с ячейкой 150 микрон, чему помогает работа вибромеханизма, лишнее удаляется, а на просеивание отправляется следующая порция. Всего проходит три этапа забора из ковша и просеивания грунта. В результате остается немного порошка необходимой фракции, который и отправляется в грунтоприемник, на теле ровера, а лишнее выбрасывается. В итоге из всего ковша на анализ поступает слой грунта в 1 мм. Подготовленный порошок изучают приборы CheMin и SAM.
• CheMin: Chemin исследует химический и минералогический состав, с помощью рентгеновского флуоресцентного инструмента и рентгеновской дифракции. CheMin является одним из четырёх спектрометров. CheMin позволяет определить обилие полезных ископаемых на Марсе. Инструмент был разработан Дэвидом Блейком в Ames Research Center НАСА и Jet Propulsion Laboratory НАСА. Марсоход будет бурить горные породы, а полученный порошок будет собран инструментом. Затем рентгеновские лучи, будут направлены на порошок, внутренняя кристаллическая структура полезных ископаемых отразится на дифракционной картине лучей. Дифракция рентгеновских лучей различна для разных минералов, поэтому картина дифракции позволит учёным определить структуру вещества. Информацию о светимости атомов и дифракционную картину будет снимать специально подготовленная E2V CCD-224 матрица размером 600х600 пикселей. У Кьюриосити имеется 27 ячеек для анализа образцов, после изучения одного образца ячейка может быть переиспользована, но анализ проводимый над ней будет иметь меньшую точность из-за загрязнения предыдущим образцом. Таким образом у ровера есть всего 27 попыток для полноценного изучения образцов. Ещё 5 запаянных ячеек хранят образцы с Земли. Они нужны чтобы протестировать работоспособность прибора в марсианских условиях. Для работы прибора нужна температура −60 градусов Цельсия, иначе будут мешать помехи от прибора DAN.
• Sample Analysis at Mars (SAM): Набор инструментов SAM будет анализировать твёрдые образцы, органические вещества и состав атмосферы. Инструмент был разработан: Goddard Space Flight Center, Лаборатория Inter-Universitaire, Французскими CNRS и Honeybee Robotics, наряду со многими другими партнёрами.
• Radiation assessment detector (RAD), «Детектор оценки радиации»: Этот прибор собирает данные для оценки уровня радиационного фона, который будет воздействовать на участников будущих экспедиций к Марсу. Прибор установлен практически в самом «сердце» ровера, и тем самым имитирует астронавта, находящегося внутри космического корабля. RAD был включен первым из научнах инструментов для MSL, ещё на околоземной орбите, и фиксировал радиационный фон внутри аппарата — а затем и внутри ровера во время его работы на поверхности Марса. Он собирает данные об интенсивности облучения двух типов: высокоэнергетических галактических лучей и частиц, испускаемых Солнцем. RAD был разработан в Германии Юго-западным исследовательским институтом (SwRI) внеземной физики в группе Christian-Albrechts-Universität zu Kiel при финансовой поддержке управления Exploration Systems Mission в штаб-квартире НАСА и Германии.
• Dynamic Albedo of Neutrons (DAN): «Динамическое альбедо нейтронов» (ДАН) используется для обнаружения водорода, водяного льда вблизи поверхности Марса, предоставлен Федеральным Космическим Агентством (Роскосмос). Является совместной разработкой НИИ автоматики им. Н. Л. Духова при «Росатоме» (импульсный нейтронный генератор), Института космических исследований РАН (блок детектирования) и Объединённого института ядерных исследований (калибровка). Стоимость разработки прибора составила около 100 млн рублей. Фото прибора. В состав прибора входят импульсный источник нейтронов и приемник нейтронного излучения. Генератор испускает в сторону марсианской поверхности короткие, мощные импульсы нейтронов. Продолжительность импульса составляет около 1 мкс, мощность потока — до 10 млн нейтронов с энергией 14 МэВ за один импульс. Частицы проникают в грунт Марса на глубину до 1 м, где взаимодействуют с ядрами основных породообразующих элементов, в результате чего, замедляются и частично поглощаются. Оставшаяся часть нейтронов отражается и регистрируется приемником. Точные измерения возможны до глубины 50 - 70 см. Помимо активного обследования поверхности Красной планеты, прибор способен вести мониторинг естественного радиационного фона поверхности (пассивное обследование).
• Rover environmental monitoring station (REMS): Комплект метеорологических приборов и ультрафиолетовый датчик предоставило Испанское Министерство Образования и Науки. Исследовательская группа во главе с Хавьером Гомес-Эльвира, Центра Астробиологии (Мадрид) включает Финский Метеорологический институт в качестве партнёра. Установили её на мачту камеры для измерения атмосферного давления, влажности, направления ветра, воздушных и наземных температур, ультрафиолетового излучения. Все датчики расположены в трёх частях: две стрелы присоединены к марсоходу, Remote Sensing Mast (RSM), Ultraviolet Sensor (UVS) находится на верхней мачте марсохода, и Instrument Control Unit (ICU) внутри корпуса. REMS даст новые представления о местном гидрологическом состоянии, о разрушительном влиянии ультрафиолетового излучения, о подземной жизни.
• MSL entry descent and landing instrumentation (MEDLI): Основной целью MEDLI является изучение атмосферной среды. После замедления спускаемого аппарата с марсоходом в плотных слоях атмосферы теплозащитный экран отделился — в этот период были собраны необходимые данные о марсианской атмосфере. Эти данные будут использованы в будущих миссиях, дав возможность определить параметры атмосферы. Также их возможно использовать для изменения конструкции спускаемого аппарата в будущих миссиях на Марс. MEDLI состоит из трёх основных приборов: MEDLI Integrated Sensor Plugs (MISP), Mars Entry Atmospheric Data System (MEADS) и Sensor Support Electronics (SSE).
• Hazard avoidance cameras (Hazcams): Марсоход имеет две пары чёрно-белых навигационных камеры, расположенных по бокам аппарата. Они используются для избежания опасности во время передвижения марсохода и для безопасного наведения манипулятора на камни и почву. Камеры делают 3D изображения (поле зрения каждой камеры — 120 градусов), составляют карту местности впереди марсохода. Составленные карты позволяют марсоходу избежать случайных столкновений и используются программным обеспечением аппарата для выбора необходимого пути преодоления препятствий.
• Navigation cameras (Navcams): Для навигации марсоход использует пару чёрно-белых камер, которые установлены на мачте для слежения за передвижением марсохода. Камеры имеют 45 градусное поле зрения, делают 3D изображения. Их разрешение позволяет видеть объект размером в 2 сантиметра с расстояния 25 метров.

Вот уже прошел новостной бум по поводу посадки марсохода на красную планету, мы уже подробнее вспомнили, . А хорошо ли вы знаете, что из себя представляет сам марсоход "Любопытство" (англ. Curiosity) ?

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

Проект MSL - это самая крупная американская миссия на Марс, являющаяся вершиной длительной и успешной программы исследования Красной планеты.

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.

Химическая камера, используется импульсный лазерный луч для испарения крошечной цели - минерального образца, полученные вспышки света могут быть проанализированы для выявления химических элементов. На фото главный исследователь Роджер Вине, Лос-Аламосской национальной лаборатории, (NASA / JPL-Caltech / LANL)

После этого было решено сделать ставку на малые КА, распределив между ними задачи погибшего «Обсервера» и дополняя их новыми исследованиями. Первым стал спутник Mars Global Surveyor, который был успешно выведен на рабочую орбиту в марте 1999 г. и продуктивно работал до ноября 2006 г., осуществляя обзорное и детальное фотографирование, высотную съемку с использованием лазерного альтиметра и картирование минерального состава поверхности Марса. Оставаясь вполне работоспособным через десять лет после старта, MGS был утрачен в результате ошибки при обновлении бортового программного обеспечения.

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

МИССИИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ МАРСА
Наименование	Дата запуска	Основные результаты	Стоимость, млн. $
Mars Observer	25.09.1992	Утрачен на подлете к Марсу	980
Mars Global Surveyor (MGS)	07.11.1996	Аэродинамическое торможение для перехода на рабочую орбиту. Съемка и зондирование поверхности и атмосферы Марса с орбиты в течение 9 лет (1997-2006). Составил трехмерную карту рельефа планеты, обнаружил залежи гидратированных минералов и овраги, промытые водой	219
Mars Pathfinder (MPF)	04.12.1996	Мягкая посадка на Марс. Съемка и исследование грунта с использованием аппаратуры посадочного аппарата и малого марсохода Sojourner	266
Mars Climate Orbiter (MCО)	11.12.1998	Сгорел в атмосфере Марса из-за навигационной ошибки	328
Mars Polar Lander (MPL)	03.01.1999	Утрачены при аварийной посадке на Марс в районе 76°ю.ш., 165°в.д.
Deep Space 1			3
Mars Odyssey	07.04.2001	Съемка и зондирование поверхности и атмосферы Марса с орбиты до настоящего времени." Открыл обширные зоны наличия подповерхностного льда	297
Mars Exploration Rover-A (Spirit)	10.06.2003	Марсоходы среднего класса. Съемка и исследование фунта Марса по маршруту движения. Spirit работал с января 2004 до марта 2010 г. Opportunity работает	830
Mars Exploration Rover-B (Opportunity)	08.07.2003	до настоящего времени к 1 декабря 2011 г. прошел 34 км. Обнаружены минералы, образовавшиеся в водной среде, изучены слоистые отложения
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)	12.08.2005	Высокодетальная съемка поверхности Марса с орбиты, изучение следов воды на его поверхности и выполнение атмосферной программы КА МСО	540
Phoenix	04.08.2007	Аналитическое исследование фунта в северной полярной зоне Марса в районе 68.22°с.ш. и 125.75°з.д. Обнаружил лед под слоем грунта на глубине около 5 см	386
Mars Science Laboratory	26.11.2011	Исследовательский марсоход тяжелого класса - мобильная долговременная автоматическая научная лаборатория	2476
MAVEN	31.10.2013	Детальное исследование эволюции атмосферы Марса, истории ее климата и возможной обитаемости	655

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.(NASA / JPL-Caltech / ASU)

Кожух посадочного модуля (NASA / Jim Гроссман)

Тепловизор крепится на руке марсохода НАСА в Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, 4 апреля 2011 года. (AP Photo / Damian Dovarganes)

К началу 2002 г. было решено, что целесообразно делать долгоживущую мобильную лабораторию с питанием от радиоизотопного генератора, а это потребовало отсрочить запуск до сентября 2009 г. Одновременно сменилось имя проекта: сокращение осталось прежним - MSL, а вот расшифровка стала иной - Mars Science Laboratory, то есть марсианская научная лаборатория. Именно ей предстояло открывать новый цикл изучения Марса в 2009-2020 гг., программу которого готовила так называемая «группа синтеза» из ученых NASA и университетов США с учетом рекомендаций Национального исследовательского совета Национальной академии наук США.

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.

В августе 2005 г. начался этап реализации проекта, то есть детального проектирования, изготовления и испытаний КА. Основные компоненты посадочного аппарата разрабатывались Лабораторией реактивного движения JPL, а создание системы, обеспечивающей его вход в атмосферу Марса и безопасное торможение в ней, в марте 2006 г. было поручено компании Lockheed Martin Space System. Общая стоимость MSL была оценена тогда в 1327 млн $.

Сейчас общая стоимость проекта оценивается в 2476 млн $ - почти вдвое больше, чем пять лет назад. Около 1.8 млрд из общей суммы приходится на разработку КА и научной аппаратуры, остальное - на запуск и управление. Очередная, казалось бы, миссия к Марсу, обошлась почти во столько же, что и все девять пусков между 1992 и 2011 г., и достигла уровня уникальных проектов флагманского класса. И, увы, нельзя не сравнить ее стоимость с расходами на отечественный проект аналогичного уровня сложности «Фобос-Грунт», официально исчисленными в 5 млрд руб - в пятнадцать раз меньше, чем у американцев!

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.

Максимальный диаметр КА (диаметр лобового экрана для торможения в атмосфере Марса) составляет 4.50 м, длина изделия - 2.95 м.

Перелетная ступень выполнена в виде цилиндрического «бублика» диаметром 4.50 м и высотой около 0.90 м с фиксированной солнечной батареей на нижней его части и десятью радиаторами жидкостной системы терморегулирования по периметру. В течение всего полета до Марса она управляется бортовым компьютером ровера, будучи соединена с ним через интерфейсный блок на хвостовом экране десантной части и системы посадочной ступени. Питание ступени осуществляется от шести панелей СБ общей площадью 12.8 м 2 , выдающих 1080 Вт у Марса при наихудшей возможной ориентации, а при необходимости - и от радиоизотопного генератора марсохода. Ступень оснащена звездным датчиком и двумя блоками солнечных датчиков для определения текущей ориентации. На ней имеется два блока по четыре гидразиновых ЖРД MR-111C тягой по 1.1 кгс, обеспечивающих закрутку КА и коррекции траектории перелета. Топливо хранится в двух титановых сферических баках диаметром по 48 см. На перелетной ступени установлена антенна среднего усиления MGA, с помощью которой большую часть полета осуществляется связь с Землей.

Десантный комплекс можно разделить на лобовой экран, хвостовой обтекатель, находящуюся внутри них посадочную ступень и собственно полезный груз - ровер. Все его системы также управляются компьютером марсохода.

Лобовой экран в виде тупого конуса - наибольший из всех подобных изделий для межпланетных аппаратов. Lockheed Martin делала его с учетом опыта по экрану спускаемого аппарата пилотируемого корабля Orion. Композитная конструкция воспринимает механические нагрузки, достигающие 50 тонн, а теплозащиту обеспечивает фенольно-углеродное абляционное покрытие PICA, разработанное Центром Эймса и впервые использованное на возвращаемой капсуле КА Stardust.

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

Биконический хвостовой обтекатель покрыт пробочно-силиконовой теплозащитой типа SLA-561V. На нем смонтированы восемь двигателей управления спуском MR-107U тягой по 30.8 кгс, сбрасываемые балансировочные грузы, парашютная система и три антенны - для связи с Землей в Х-диапазоне и со спутниками Марса на УКВ.

Посадочная ступень MSL, в отличие от всех своих предшественников, несет полезный груз не на себе, а под собой: марсоход крепится к ней пироболтами. Ступень оснащена восемью посадочными двигателями MLE (Mars Landing Engine) - по два на четырех углах платформы. Эти ЖРД регулируемой тяги (до 336 кгс) типа MR-80B работают на гидразине, запас которого - 387 кг - хранится в трех сферических баках. Посадочный радиолокатор с шестью дисковидными антеннами измеряет ориентацию, горизонтальную и вертикальную скорость. Посадочная ступень оснащена приемопередатчиком, усилителем и антеннами X- и УКВ-диапазона.

Ровер Curiosity («Любопытство») получил свое имя в мае 2009 г. по результатам всеамериканского конкурса, который выиграла 12-летняя Клара Ма из городка Ленекса в штате Канзас. Его часто сравнивают с небольшим автомобилем. Действительно, длина ровера без учета манипулятора достигает 3.00 м, ширина - 2.77 м, а высота с мачтой с телекамерами - 2.13 м. Система движения построена сходно с марсоходами MER и имеет в своем составе шесть ведущих колес диаметром 0.51 м с грунтозацепами, причем четыре из них - ориентируемые. Максимальная скорость Curiosity - 4 см/с.

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.

Ровер питается от расположенного в хвостовой части радиоизотопного генератора типа MMRTG (диаметр 64 см, длина 66 см, масса 45 кг), имеющего в своем составе 4.8 кг радиоактивного изотопа плутония-238. Выделяемое при его распаде тепло преобразуется в электрическую энергию - 110 Вт, или около 2700 Вт-ч за сутки. Минимальный ресурс генератора - 14 лет. Два литий-ионных аккумулятора емкостью по 42 А-ч позволяют накапливать энергию и отдавать ее в те периоды, когда энергопотребление ровера выше средней мощности MMRTG.

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 1024x1024 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.

На верхней панели корпуса ровера закреплены два памятных чипа: один с 1.24 млн имен, присланных в JPL по электронной почте в рамках кампании «Отправь свое имя к Марсу», и второй - с 20000 отсканированными именами людей, увидевших его в JPL и Космическом центре имени Кеннеди.

Основная цель проекта сформулирована так: исследование и описание конкретного района Марса и проверка наличия там в прошлом или настоящем природных условий, благоприятных для существования жизни (вода, энергия, химические ингридиенты). Можно сказать и так: к старому лозунгу марсианских исследований «ищи воду» MSL добавляет новый - «ищи углерод». Биологический потенциал зоны посадки предстоит определить исходя из наличия и количества органических соединений и тех химических элементов, которые являются основой жизни (С, Н, N, О, Р и S), а также путем поиска ее внешних проявлений. Параллельными задачами является описание геологии и геохимии района посадки на всех возможных пространственных масштабах, изучение планетарных процессов, которые могли иметь отношение к жизни в прошлом, а также исследование радиационной обстановки.

Не входят в программу работ поиски самой жизни - ни в виде микроорганизмов, ни путем регистрации биохимических процессов, как пытались сделать в 1976 г. на «Викингах». Однако если MSL докажет потенциальную пригодность исследуемого района для жизни, в дальнейшем могут быть предприняты экспедиции для биологических исследований на месте или для доставки образцов грунта на Землю.

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.

Камера MastCam в первоначальном варианте проекта была задумана как цифровая стереокамера с двумя объективами, оси которых находятся на высоте 1.97 м над грунтом и разнесены на 24.5 см по горизонтали. Каждый из них должен был иметь переменное фокусное расстояние в пределах от 6.5 до 100 мм, что позволяло вести стереосъемку при любом уровне «зума». Однако в сентябре 2007 г. NASA распорядилось изменить проект в пользу двух камер с фиксированным фокусным расстоянием -100 мм на правом «глазу» и 34 мм на левом. В начале 2010 г., когда они были уже изготовлены, агентство согласилось оплатить компании MSSS первоначальные камеры с зумом с тем условием, что они будут поставлены на борт в случае своевременного изготовления и соответствия заявленным характеристикам. Однако в итоге Curiosity так и остался «разноглазым».

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 5x6°. 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 1600x1200 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.

Российская аппаратура , установленная на американском марсоходе Curiosity, работает в штатном режиме, сообщил научный сотрудник Института космических исследований РАН (ИКИ) Максим Литвак, находясь в Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии. Его слова передает РИА «Новости».

Работоспособность нейтронного детектора (ДАН - детектор альбедных нейтронов), разработанного в ИКИ, уже проверили. Первое включение было короткое, потом он также будет включаться и выключаться в соответствии с графиком работы. Российский прибор стал одним из двух «иностранцев» из десяти научных инструментов, установленных на Curiosity. Испанцы для него разработали метеостанцию REMS.

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.

Новым и очень интересным инструментом MSL является анализатор элементного состава пород ChemCam, расположенный на мачте рядом с камерами. Основная задача ChemCam - выбор среди окружающих ровер пород наиболее интересных для химического анализа. Прибор имеет в своем составе инфракрасный лазер, способный сконцентрировать на определенной точке образца достаточную мощность для испарения его верхнего слоя, и спектрометр для регистрации спектра образовавшейся плазмы. Лазерный импульс продолжительностью 5 нс и мощностью более 1 МВт излучается через телескопическую систему с апертурой 110 мм, которая также служит для приема ответного сигнала и для контрольной съемки образца на матрицу размером 1024x1024.

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.

Прибор определяет содержание элементов в диапазоне от натрия до стронция, включая такие породообразующие компоненты, как натрий, магний, алюминий, кремний, кальций, железо и сера. Высокая чувствительность к сере, хлору и брому позволит ему уверенно определять залежи солей. В режиме «быстрого просмотра», за 10 минут, он может определить элементы с концентрацией до 0.5%, а за трехчасовой сеанс измерений - малые составляющие в количестве до 0.01%. Твердотельный электрический холодильник позволяет использовать детектор не только ночью, как на марсоходах 2003 года, но и днем.

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 22x17 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 1600x1200 пикселов.

Рентгеновский диффракционный анализатор CheMin позволяет изучать структуру и состав кристаллических образцов. Масса прибора - 10 кг, объем - примерно 25x25x25 см. Он смонтирован в корпусе ровера и имеет на верхней поверхности воронку со сдвигаемой крышкой для загрузки образцов. Это может быть либо песок, либо порода, предварительно измельченная и просеянная через сито с ячейкой 0.15 мм. Приемное устройство разделено на 32 сектора, в пяти из которых заложены на Земле контрольные образцы, а остальные 27 могут быть использованы, причем многократно, для анализа марсианских пород. На одно измерение требуется примерно 10 часов облучения образца кобальтовым источником. CheMin определяет элементы с атомным номером от 11 (натрий) и выше и минералы, составляющие по крайней мере 3% изучаемого образца. Он также способен определить некристаллические ингредиенты, такие как вулканическое стекло.

Аппаратура SAM, самая сложная и тяжелая на борту MSL, предназначена для поиска органических соединений в количестве до одной части на миллиард и для измерения соотношений изотопов отдельных элементов (в частности, 12 С/ 13 С и 18 O/ 16 O). Исследоваться будут как составляющие атмосферы, так и газы, выделяющиеся из образцов грунта под действием химических агентов и нагрева. Измельченный грунт поступает в прибор через две приемные воронки. Система подачи образцов манипулирует 74 кюветами объемом по 0.78 см 3 , из которых шесть содержат контрольные образцы, девять предназначены для химической обработки, а 59 -из кварцевого стекла - для возгонки. Две «печки» способны нагревать образцы до 1000°С, потребляя при этом всего 40 Вт. Микроклапаны (в количестве 52) обеспечивают перемещение газовых порций, а два вакуумных насоса создают рабочие условия для измерительных устройств.

В составе SAM имеется три аналитических прибора, размещенных в корпусе марсохода. Масс-спектрометр определяет ионизированные газы по молекулярному весу и заряду. Он рассчитан на регистрацию важнейших составляющих живой материи - азота, фосфора, серы, кислорода, водорода и углерода. Лазерный спектрометр использует явление абсорбции света на конкретных длинах волн для определения концентраций метана, углекислого газа и водяного пара и выявления их изотопных вариантов. (Соотношения между изотопами расскажут историю потери Марсом своей атмосферы и климата на планете.) Наконец, газовый хроматограф, созданный французскими специалистами, разделяет газовую смесь и выявляет органические соединения с помощью капиллярной колонки, а затем направляет фракции в масс-спектрометр для более точного определения.

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 70x55° на матрицу 1600x1200 пикселов при частоте кадров до 4 в секунду.

Радиационный комплекс RAD представляет собой телескоп с детекторами заряженных частиц, нейтронов и гамма-лучей, приходящих как из атмосферы, так и со стороны поверхности планеты. Измерения уровней солнечного и галактического излучения - по 15 минут в течение каждого часа - позволят сделать выводы о пригодности района работы Curiosity для жизни в настоящее время и в прошлом и, что еще более важно, получить количественные оценки радиационных доз по трассе перелета и на поверхности Марса и необходимого уровня защиты для проектов пилотируемых экспедиционных комплексов. Создание RAD было профинансировано Директоратом исследовательских систем NASA и Германским аэрокосмическим центром.

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.

Кликабельно 6000 рх

Curiosity уже получил 360-градусную панораму Марса. Конечно, панорама не целостная, а состоит из 130 изображений разрешением 144 на 144 пикселя

Научная лаборатория под названием «Кьюриосити» была создана с целью изучения поверхности и структуры Марса. Марсоход оснащен химической лабораторией, помогающей ему выполнять полный анализ почвенных компонентов марсианской земли. Запуск марсохода состоялся в ноябре 2011 года. Его полет длился немного меньше года. На поверхность Марса «Кьюриосити» приземлился 6 августа 2012. В его задачах стоит изучение атмосферы, геологии, почв Марса и подготовка человека к высадке на поверхность. Какие еще мы знаем интересные факты о марсоходе Curiosity ?

1. С помощью 3 пар колес, диаметром по 51 см, ровер беспрепятственно перемещается по поверхности Марса . Два задних и передних колеса регулируются поворотными электрическими моторами, что позволяет совершать поворот на месте, и преодолевать препятствия высотой до 80 см.
2. Зонд исследует планету с помощью десятка научных инструментов . Приборы обнаруживают органический материал, изучают их в лаборатории, установленной на марсоходе, исследуют грунт. Специальный лазер очищает минералы от различных наслоений. Также «Curiosity» снабжен 1,8-метровой роботизированной рукой с лопатой и буром. С ее помощью, зонд собирает и изучает материал, находясь за 10м до него.
3. «Кьюриосити» весит 900кг и имеет на своем борту научного оснащения в 10 раз больше и мощнее, чем у остальных созданных марсоходов . С помощью мини-взрывов, производимых при сборе почвы, молекулы разрушаются, сохраняя только атомы. Это помогает более детально изучить состав. Другой лазер сканирует слои земли, создавая трехмерную модель планеты. Таким образом, показывая ученым, как менялась поверхность Марса в течение миллионов лет.
4. «Curiosity» оснащен комплексом из 17 камер . До этого момента марсоходы передавали только фотографии, а теперь мы получаем и видео материал. Видеокамеры ведут съемку в HD по 10 кадров в секунду. На данный момент, весь материал хранится в памяти зонда, т.к скорость передачи информации на Землю очень мала. Но когда над ним пролетает один из орбитальных спутников, Curiosity сбрасывает ему все, что записал за сутки, а тот уже передает это на Землю.
5. На Кьюриосити и ракете, что запустила его на Марс, установлены двигатели и некоторые приборы российского производства . Этот прибор называется детектором отраженных нейтронов, и облучает поверхность земли на глубину в 1 метр, выпускает вглубь молекул почвы нейтроны и собирает их отраженную часть, для более досконального изучения.
6. Местом для посадки марсохода выбрали кратер, названный в честь австралийского ученого Вальтера Гейла . В отличии от остальных кратеров, кратер Гейла имеет низко расположенное дно, по отношению к местности. Кратер имеет диаметр в 150 км, и в его центре находится гора. Это случилось из-за того, что при падении метеорита, сначала он создал воронку, а затем вещество, вернувшееся на место, несло за собой волну, которая в свою очередь и создало наслоение пород. Благодаря такому «чуду природы», зондам не требуется копать глубоко вниз, все слои находятся в открытом доступе.
7. Curiosity питается ядерной энергией . В отличии от других марсоходов (Spirit, Opportunity), Curiosity снабжен радиоизотопным генератором. По сравнению с солнечными батареями, генератор удобен и практичен. Ни песчаная буря, ни что другое, не станет помехой в работе.
8. Ученые из NASA говорят, что зонд только ищет наличие форм жизни на планете . Они не хотят в последующем обнаружить занесенный материал. Поэтому, работая над марсоходом, специалисты надевали защитные костюмы, и находились в изолированном помещении. Если все же жизнь на Марсе будет обнаружена, NASA гарантирует, что обнародует новость общественности.
9. Процессор компьютера на марсоходе не обладает высокой мощностью . Но для астронавтов это не так важно, важна стабильность и испытания временем. Ко всему прочему процессор работает в условиях высокого уровня радиации, и это отражается на его устройстве. Весь софт «Кьюриосити» выполнен на языке Си. Отсутствие объектных конструкций уберегает от большинства ошибок. В целом, программирование зонда ничем не отличается от любого другого.
10. Связь с Землей поддерживается с помощью сантиметровой антенны, выдающая скорость передачи данных до 10 Кбит/сек . А спутники, которым марсоход передает информацию, имеют скорость до 250 Мбит.
11. Камера Curiosity имеет фокусное расстояние 34мм и диафрагму f/8 . Вместе с процессором, камера считается устаревшей, т.к ее разрешение не превышает 2 Мп. Проектировка Кьюриосити началась в 2004г, и для того времени камера считалась достаточно хорошей. Марсоход делает несколько одинаковых снимков разной выдержки, тем самым улучшая их качество. Кроме съемки марскианских пейзажей, Curiosity делает фотографии Земли и звездного неба.
12. Curiosity рисует колесами . На гусеницах марсохода расположены несимметричные прорези. Каждый из трех колес повторяется, образуя код из азбуки Морзе. В переводе, получается аббревиатура JPL - Jet Propulsion Laboratory (одна из лабораторий NASA, работавших над созданием Кьюриосити). В отличии от следов, оставленных астронавтами на Луне, на Марсе они останутся не долго благодаря песчаным бурям.
13. Curiosity обнаружил молекулы водорода, кислорода, серы, азота, углерода и метана . Ученые считают, что на месте нахождения элементов раньше находилось озеро или река. Пока никаких органических останков обнаружено не было.
14. Толщина колес Кьюриосити всего 75 мм . Из-за каменистой местности марсоход сталкивается с проблемами с износом колес. Не смотря на повреждения, он продолжает работу. По данным, запасные части ему доставит Space X через четыре года.
15. Благодаря химическим исследованиям Curiosity, было обнаружено, что на Марсе существует четыре сезона . Но в отличии от Земных явлений, на Марсе они не постоянны. Как например, было зафиксирован высокий уровень метана, однако через год ничего не изменилось. Также была обнаружена аномалия в районе приземления марсохода. Температура в кратере Гейл может изменяться с -100 до +109 за несколько часов. Объяснения этому ученые пока не нашли.

Итак, как же можно связаться с ровером, находящимся на Марсе? Вдумайтесь - даже когда Марс находится на наименьшем расстоянии от Земли, сигналу нужно преодолеть пятьдесят пять миллионов километров! Это действительно огромное расстояние. Но как же маленькому, одинокому марсоходу удается передавать свои научные данные и прекрасные полноцветные изображения так далеко и в таком количестве? В самом первом приближении, это выглядит примерно вот так (я очень старался, правда):

Итак, в процессе передачи информации участвуют, обычно, три ключевые «фигуры» - один из центров космической связи на Земле, один из искусственных спутников Марса, и собственно, сам марсоход. Давайте начнем со старушки Земли, и поговорим о центрах космической связи DSN (Deep Space Network).

Станции космической связи

Любая из космических миссий NASA рассчитана на то, что связь с космическим аппаратом должна быть возможна 24 часа в сутки (ну или по крайней мере всегда, когда она может быть возможна в принципе ). Поскольку, как нам известно, Земля довольно быстро вращается вокруг собственной оси, для обеспечения непрерывности сигнала необходимо несколько точек для приема/передачи данных. Именно такими точками и являются станции DSN. Они расположены на трех континентах и удалены друг от друга примерно на 120 градусов долготы, что позволяет им частично перекрывать зоны действия друг друга, и, благородя этому, «вести» космический аппарат 24 часа в сутки. Для этого, когда космический аппарат выходит из зоны действия одной из станций, его сигнал перебрасывается ну другую.

Один из комплексов DSN находится в США (Goldstone complex), второй - в Испании (около 60 километров от Мадрида), а третий - в Австралии (примерно в 40 километрах от Канберры).

Каждый из этих комплексов имеет собственный набор антенн, но по функциональности все три центра примерно равны. Сами антенны называются DSS (Deep Space Stations), и имеют собственную нумерацию - антенны в США имеют номера 1X-2X, антенны в Австралии - 3Х-4Х, а в Испании - 5Х-6Х. Так что, если вы услышите где-то «DSS53», то можете быть уверены, что речь идет об одной из испанских антенн.

Для связи с марсоходами чаще всего используется комплекс в Канберре, поэтому давайте поговорим о нем чуть подробнее.

У комплекса есть свой сайт , на котором можно найти довольно много интересной информации. Например, совсем скоро - 13 апреля этого года - исполнится 40 лет антенне DSS43.

Всего, на настоящий момент, станция в Канберре имеет три активные антенны: DSS-34 (диаметром 34 метра), DSS-43 (впечатляющие 70 метров) и DSS-45 (снова 34 метра). Разумеется, за годы работы центра были использованы и другие антенны, которые по разным причинам были выведены из эксплуатации. Например, самая первая антенна - DSS42 - была снята с использования в декабре 2000 года, а DSS33 (диаметром 11 метров) была списана в феврале 2002, после чего перевезена в Норвегию в 2009, чтобы продолжить свою работу уже в роли инструмента для изучения атмосферы.

Первая из упомянутых работающих антенн, DSS34 , была построена в 1997 году и стала первым представителем нового поколения этих устройств. Ее отличительной особенностью является то, что оборудование для приема/передачи и обработки сигнала находится не непосредственно на тарелке, а в помещении под ней. Это позволило значительно облегчить тарелку, а также дало возможность обслуживать оборудования не останавливая работу самой антенны. DSS34 является антенной-рефлектором, схема ее работы выглядит примерно так:

Как видите, под антенной располагается помещение, в котором и проводится вся обработка полученного сигнала. У реальной антенны, эта комната находится под землей, так что на фотографиях вы ее не увидите.

DSS34, кликабельно

Передача:

• X-диапазон (7145-7190 МГц)
• S-диапазон (2025-2120 МГц)

Прием:

• X-диапазон (8400-8500 МГц)
• S-диапазон (2200-2300 МГц)
• Ka-диапазон (31.8-32.3 ГГц)

Точность позиционирования: Скорость поворота:

• 2.0°/сек

Устойчивость к ветру:

• Постоянный ветер 72км/ч
• Порывы +88км/ч

DSS43 (у которой скоро юбилей) представляет собой гораздо более старый экземпляр, построенный в 1969-1973 годах, и претерпевший модернизацию в 1987 году. DSS43 - это самая большая подвижная параболическая антенна в южном полушарии нашей планеты. Массивная конструкция весом более 3000 тонн поворачивается на масляной пленке толщиной около 0.17 миллиметра. Поверхность тарелки состоит из 1272 алюминиевых панелей, и имеет площадь 4180 квадратных метров.

DSS43, кликабельно

немного технических характеристик

Передача:

• X-диапазон (7145-7190 МГц)
• S-диапазон (2025-2120 МГц)

Прием:

• X-диапазон (8400-8500 МГц)
• S-диапазон (2200-2300 МГц)
• L-диапазон (1626-1708 МГц)
• K-диапазон (12.5 ГГц)
• Ku-диапазон (18-26 ГГц)

Точность позиционирования:

• в пределах 0.005° (точность наводки на точку небосвода)
• в пределах 0.25мм (точность перемещения самой антенны)

Скорость поворота:

• 0.25°/сек

Устойчивость к ветру:

• Постоянный ветер 72км/ч
• Порывы +88км/ч
• Максимальная расчетная - 160км/ч

DSS45 . Эта антенна была закончена в 1986 году, и предназначена изначально для связи с Voyager 2, изучавшим Уран. Она вращается на круглом основании диаметром в 19.6 метра, используя для этого 4 колеса, два из которых являются ведущими.

DSS45, кликабельно

немного технических характеристик

Передача:

• X-диапазон (7145-7190 МГц)

Прием:

• X-диапазон (8400-8500 МГц)
• S-диапазон (2200-2300 МГц)

Точность позиционирования:

• в пределах 0.015° (точность наводки на точку небосвода)
• в пределах 0.25мм (точность перемещения самой антенны)

Скорость поворота:

• 0.8°/сек

Устойчивость к ветру:

• Постоянный ветер 72км/ч
• Порывы +88км/ч
• Максимальная расчетная - 160км/ч

Если говорить о станции космической связи в целом, то можно выделить четыре основные задачи, которые она должна выполнять:
Телеметрия - получать, декодировать и обрабатывать данные телеметрии, поступающие с космических аппаратов. Обычно эти данные состоят из научной и инженерной информации, передаваемой по радиоканалу. Система телеметрии получает данные, следит за их изменениями и соответствием норме, и передает их в системы валидации или научные центры, занимающиеся их обработкой.
Слежение - система слежения должна обеспечивать возможность двусторонней коммуникации между Землей и космическим аппаратом, и проводить расчеты его местоположения и вектора скорости для правильного позиционирования терелки.
Управление - дает специалистам возможность передавать управляющие команды на космический аппарат.
Мониторинг и контроль - позволяю контролировать и управлять системами самой DSN

Стоит отметить, что австралийская станция обслуживает на сегодняшний день около 45 космических аппаратов, так что расписание времени ее работы четко регламентировано, и получить дополнительное время не так-то просто. У каждой из антенн также имеется техническая возможность обслуживать до двух разных аппаратов одновременно.

Итак, данные, которые должны быть переданы на ровер, присылают на станцию DSN, откуда они отправляются в свое недолгое (от 5 до 20 минут) космическое путешествие к Красной Планете. Давайте теперь перейдем к рассмотрению самого ровера. Какие средства связи имеются у него?

Curiosity

Curiosity оснащен тремя антеннами, каждая из которых может использоваться и для приема и для передачи информации. Это UHF-антенна, LGA и HGA. Все они расположены на «спине» ровера, в различных местах.

HGA - High Gain Antenna
MGA - Medium Gain Antenna
LGA - Low Gain Antenna
UHF - Ultra High Frequency
Поскольку аббревиатуры HGA, MGA и LGA уже имеют в себе слово antenna, я не буду приписывать к ним это слово повторно, в отличие от аббревиатуры UHF.

Нас интересуют RUHF, RLGA, и High Gain Antenna

UHF-антенна используется чаще всего. С ее помощью, ровер может передавать данные через спутники MRO и Odyssey (о которых мы поговорим дальше) на частоте около 400 мегагерц. Использование спутников для передачи сигнала является предпочтительным из-за того, что они находятся в поле зрения DSN-станций гораздо дольше, чем сам ровер, одиноко сидящий на поверхности Марса. К тому же, поскольку они значительно ближе к марсоходу, последнему нужно затрачивать меньше энергии для передачи данных. Скорость передачи может достигать 256кб/с для Odyssey и до 2 мбит/с для MRO. Бо льшая часть информации, приходящей от Curiosity, проходит именно через спутник MRO. Сама UHF-антенна находится в задней части ровера, и внешне выглядит как серый цилиндр.

Curiosity также имеет HGA, которую он может использовать для получения команд напрямую с Земли. Эта антенна подвижна (ее можно направить в сторону Земли), то есть для ее использования роверу не приходится менять свое местоположение, достаточно просто повернуть HGA в нужную сторону, а это позволяет сохранять энергию. HGA смонтирована примерно посередине с левого борта ровера, и представляет собой шестигранник диаметром около 30 сантиметров. HGA может передавать данные прямо на Землю со скоростью около 160 бит/сек на 34-метровые антенны, или со скоростью до 800 бит/сек на 70-метровые.

Наконец, третья антенна - это так называемая LGA.
Она посылает и принимает сигналы в любых направлениях. Работает LGA в X-диапазоне (7-8 ГГц). Тем не менее, мощность этой антенны довольно мала, а скорость передачи оставляет желать лучшего. Из-за этого она в основном используется для приема информации, а не для ее передачи.
На фото LGA - это белая башенка на переднем плане.
На заднем плане видна UHF-антенна.

Стоит отметить, что марсоход генерирует огромное количество научных данных, и не всегда все их удается отправить. Специалисты NASA устанавливают приоритеты важности: информация с наибольшим приоритетом будет передана в первую очередь, а информация с меньшим приоритетом будет ждать следующего коммуникационного окна. Иногда часть наименее важных данных и вовсе приходится удалять.

Спутники Odyssey и MRO

Итак, мы выясняли, что обычно для связи с Curiosity необходимо «промежуточное звено» в виде одного из спутников. Благодаря этому удается увеличить время, в течение которого связь с Curiosity вообще возможна, а также увеличить скорость передачи, так как более мощные антенны спутников способны передавать на Землю данные с гораздо большей скоростью.

Каждый из спутников имеет два коммуникационных окна с марсоходом в каждый сол. Обычно эти окна достаточно коротки - всего несколько минут. В случае крайней необходимости, Curiosity может также связаться со спутником Европейского Космического Агентства Mars Express Orbiter.

Mars Odyssey

Mars Odyssey
Спутник Mars Odyssey был запущен в 2001 году и предназначен изначально для изучения строения планеты и поиска минералов. Спутник имеет размеры 2,2х2,6х1,7 метра и массу более 700 килограмм. Высота его орбиты колеблется от 370 до 444 километров. Этот спутник активно использовался предыдущими марсоходами: около 85 процентов данных, полученных со Spirit и Opportunity, были транслированы именно через него. Odyssey может общаться с Curiosity в UHF-диапазоне. Что касается средств коммуникации, у него имеются HGA, MGA (medium gain antenna), LGA и UHF-антенна. В основном, для передачи данных на Землю используется HGA, имеющая диаметр 1.3 метра. Передача ведется на частоте 8406 МГц, а прием данных осуществляется на частоте 7155 МГц. Угловой размер луча составляет порядка двух градусов.

Расположение инструментов спутника

Коммуникации с роверами осуществляются с помощью UHF-антенны на частотах 437 МГц (передача) и 401 МГц (прием), скорость обмена данными может составлять 8, 32, 128 или 256 кб/сек.

Mars Reconnaissance Orbiter

MRO

В 2006 году к спутнику Odyssey присоединился MRO - Mars Reconnaissance Orbiter, который сегодня является основным собеседником Curiosity.
Однако, помимо работы связиста, сам MRO имеет внушительный арсенал научных приборов, и, что самое интересное, оборудован камерой HiRISE, которая представляет собой, по сути, телескоп-рефлектор. Находясь на высоте 300 километров, HiRISE может делать снимки с разрешением до 0.3 метра на пиксель (для сравнения, спутниковые снимки Земли обычно доступны с разрешением около 0.5 метра на пиксель). MRO может также создавать стереопары поверхности с точностью до умопомрачительных 0.25 метров. Я настоятельно рекомендую вам ознакомиться хотя бы с несколькими снимками, которые доступны, например, . Чего стоит, например, вот это изображение кратера Виктория (кликабельно, оригинал около 5 мегабайт):

Предлагаю самым внимательным найти на изображении ровер Opportunity ;)

ответ (кликабельно)

Обратите внимание на то, что большинство цветных снимков сделаны в расширенном диапазоне, так что если вы наткнетесь на снимок, на котором часть поверхности будет ярко сине-зеленоватого цвета, не спешите заниматься конспирологией;) Зато вы можете быть точно уверены, что на разных снимках одинаковые породы будут иметь одинаковый цвет. Однако, вернемся к системам связи.

MRO оборудован четырьмя антеннами, которые по назначению совпадают с антеннами марсохода - это UHF-антенна, HGA и две LGA. Основная используемая спутником антенна - HGA - имеет диаметр три метра, и работает в X-диапазоне. Именно она используется для передачи данных на Землю. HGA также оборудована 100-ваттным усилителем сигнала.

1 - HGA, 3 - UHF, 10 - LGA (обе LGA смонтированны прямо на HGA)

Curiosity и MRO общаются с помощью UHF-антенны, коммуникационное окно открывается дважды в сол, и продолжается примерно 6-9 минут. MRO выделяет 5Гб в день для данных, полученных с роверов, и хранит их до тех пор, пока не окажется в зоне видимости одной из станций DSN на Земле, после чего передает данные туда. Передача данных к марсоходу осуществляется по такому же принципу. На хранение команд, которые должны быть переданы на марсоход, выделяется 30 Мб/сол.

Станции DSN ведут MRO по 16 часов в сутки (остальные 8 часов спутник находится с обратной стороны Марса, и не может вести обмен данными, так как закрыт планетой), 10-11 из которых он передает данные на Землю. Обычно спутник в течение трех дней в неделю работает с 70-метровой антенной DSN, и дважды - с 34-метровой антенной (к сожалению непонятно чем он занимается в оставшиеся два дня, но вряд ли у него есть выходные). Скорость передачи может варьироваться от 0,5 до 4 мегабит в секунду - она уменьшается при отдалении Марса от Земли и увеличивается при сближении двух планет. Сейчас (на момент публикации статьи) Земля и Марс находятся почти на максимальном расстоянии друг от друга, так что скорость передачи скорее всего не очень велика.

NASA утверждает (на сайте спутника есть специальный виджет), что за все время работы MRO передал на Землю более 187 терабит (!) данных - это больше, чем все аппараты, посланные в космос до него, вместе взятые.

Заключение

Итак, подведем итоги. При передаче управляющих команд на марсоход, происходит следующее:

• Специалисты JPL отправляют команды на одну из станций DSN.
• Во время сеанса связи с одним из спутников (скорее всего, это будет MRO), станция DSN передает ему набор команд.
• Спутник сохраняет данные во внутренней памяти, и ожидает следующего коммуникационного окна с марсоходом.
• Когда марсоход оказывается в зоне доступа, спутник передает ему управляющие команды.

При передаче данных с марсохода на Землю, все это происходит в обратном порядке:

• Ровер хранит свои научные данные во внутренней памяти и ожидает ближайшего коммуникационного окна со спутником.
• Когда спутник оказывается доступен, ровер передает ему информацию.
• Спутник получает данные, сохраняет их в своей памяти, и ожидает доступности одной из станций DSN
• Когда станция DSN становится доступна, спутник отправляет ей полученные данные.
• Наконец, после получения сигнала, станция DSN декодирует его, и отправляет полученные данные тем, для кого они предназначены.

Надеюсь, мне удалось более-менее кратко описать процесс связи с Curiosity. Вся эта информация (на английском языке; плюс огромная куча дополнительной, включая, например, довольно подробные технические отчеты о принципах работы каждого из спутников) доступна на различных сайтах JPL, ее очень легко найти, если знать, что именно вас интересует.

Пожалуйста, сообщайте о всех ошибках и опечатках в личку!

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. , пожалуйста.

Текст Паоло прислал объемный, так что мы разделили ответы напополам, и вторую часть опубликует сам переводчик. Поэтому можете его поблагодарить сейчас, а сможете и позже, когда он закончит работу над второй частью и выложит ее.
В квадратных скобках примечания переводчика.
Полный английский текст я выложил на гуглодоке и кто желает, может обратиться к нему, но, поверьте, в этом нет необходимости ибо перевод отличный.

Итак, начнем наше интервью:

В: Каков ваш рабочий график?
О: После первых 90 дней, в течение которых мы жили по Марсианскому времени, мы перешли на обычное расписание. Обычно рабочий день продолжается с 8 утра до 8 вечера по Тихоокеанскому Стандартному Времени (PST). Работаем мы каждый день, включая субботу и воскресенье, но отдыхали, например, на День благодарения и Рождество. Перед праздниками мы заранее приготовили команды на несколько дней вперед, так что нам удалось побыть дома, а вот роверу пришлось работать без перерыва. Скоро мы перейдем на 6-дневную рабочую неделю, а после противостояния Марса [момента, когда Солнце оказывается точно на линии между Землей и Марсом, будет в апреле ] перейдем, скорее всего, на обычную пятидневную. Хотя ровер по-прежнему будет работать каждый день, у него выходных нет:-(

[Паоло отзывается о марсоходе в женском роде - she - видимо по аналогии с кораблями, к которым в английском языке тоже применяют это местоимение. Хотя сейчас они ее уже практически одушевляют и относятся не как к кораблю, а как к девочке:)

Двери лифта в JPL NASA.

Поскольку для русской аудитории это непривычно, я буду использовать местоимение «он» - марсоход ]

В: Как проверяется/отлаживается код для программы движения на следующий день? Сколько людей проверяют код перед отправкой? Применяются ли эмуляторы для проверки программы движения перед отправкой на марсоход? Что делают, если находят ошибки в отправленной программе движения?
О: Замечательные вопросы! Для подготовки команд мы используем программное обеспечение, специально разработанное для этих целей в JPL. У нас есть специализированный редактор под названием RoSE (Robot Sequence Editor - редактор последовательностей [действий ] робота), который находит самые простые ошибки - опечатки в названиях команд, ошибки диапазона значений параметров, и так далее. К редактору подключен симулятор, который называется Hyperdrive. Он получает изображения, которые были сделаны в предыдущие Солы, и показывает трехмерное изображение окружающей ровер местности. Потом симулятор получает список команд и показывает, что будет делать марсоход, и как он будет взаимодействовать с окружением. Также можно симулировать базовую телеметрию, например, местоположение и направление.

Для наиболее важных заданий, таких как сверление с помощью манипулятора, мы иногда используем опытный образец.

Когда нам кажется, что набор команд не содержит ошибок, мы передаем его для проверки другим водителям. Обычно в каждую смену работает по крайней мере три человека (специалист по вождению, специалист по использованию роботизированной руки и специалист по использованию инструментов), но иногда остается больше людей, и они все проверяют подготовленные команды. Во время смены у нас также проходят пять формальных проверок, которые проводятся группой из дюжины человек, причем не все из них - водители марсохода, так как во время ежедневной работы нам приходится задействовать различные инструменты, и нужно убедиться, что ни одна из команд не может повлечь за собой отказ оборудования, или, чего доброго, повреждение ровера. У нас также есть ПО для дополнительной проверки команд, и длинный список вещей, которые каждый раз нужно проверять.

Мы стараемся не совершать ошибок, но иногда они случаются, и довольно большая часть ПО на ровере должна проверять, что команды не бессмысленны, и что мы не пытаемся сделать какую-нибудь глупость вроде выстрела из лазера в сам марсоход. Так что, если даже мы и совершим ошибку здесь, на Земле, ровер на Марсе обнаружит ее.

В: Как проходит тестирование на земле (есть ли копия марсохода в пустыне на родной планете?)
О: У нас есть два аппарата. Первый называется VSTB (Vehicle Surface Testbed), и на него установлено все оборудование, включая камеры и руку, поэтому мы можем управлять им в точности так же, как и ровером на Марсе. Каждый раз, когда нам нужно обеспечить особую надежность программы, мы используем его. Вот тут - photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA15876 - есть его фото. Второй аппарат, который называется «пугало» (Scarecrow), оборудован только колесами и двигателем. Мы используем его для тестирования перемещения по различным типам поверхностей.

У нас в JPL также есть два полигона, один из них - в здании, называется он In-Situ Instrument Laboratory:

А другой - на открытом воздухе - Mars Yard, там мы можем провести больше тестов на движение.

(на 0:33 в кадре Паоло мелькает - кабель подтаскивает )

В мае 2012, перед посадкой ровера, мы отвозили Пугало в пустыню около Долины Смерти в Калифорнии, чтобы проверить, как он поведет себя на песке, так как нас беспокоило, что ровер мог приземлиться на песчаные дюны.

В: На чем тренируются программисты?
О: Мы учим друг друга. У кого-то есть опыт в управлении, кто-то помогал создавать ровер, кто-то участвовал в написании ПО. Поверьте, все это требует большого опыта и практики.

В: Планируется ли после выполнения ровером Curiosity всей запланированной программы исследований предоставить часть ресурсов и времени ровера (если на тот момент он будет работоспособен) в распоряжение студентов, для выполнения обучающих научных экспериментов?
О: На самом деле, над этой миссией работает огромное количество ученых и студентов различных университетов. Их задача - решать, какие эксперименты нам стоит провести, и следить за ходом их выполнения. Честно говоря, я не думаю, что мы когда-нибудь вообще закончим все наши эксперименты, так как их список постоянно пополняется - как только мы находим ответ на один из вопросов, у нас тут же появляются 10 других!

В: Есть ли в планах NASA посещение ровером мест посадки предыдущих аппаратов для исследования Марса? Большинство из них уже вышло из строя, но было бы интересно установить истинную причину на месте. Тем более фотографии этих некогда легендарных аппаратов имели бы очень высокую эстетическую, да и материальную ценность.
О: На настоящий момент, наша главная цель заключается в том, чтобы исследовать настолько большую часть планеты, насколько это вообще возможно, так что возвращаться туда, где мы уже побывали, было бы не очень полезно, даже если мы вернемся с бОльшим количеством инструментов. Понять причину, по которой наши старые роботы вышли из строя - задача все же менее важная, чем собрать новые научные данные. Так что, хоть я и разделяю ваше желание снова увидеть эти аппараты, я не думаю, что это случится в ближайшем будущем.

В: Как вы решаете проблему 7 минутной задержки сигнала? И является ли это большой проблемой?
О: Задержка сигнала из-за расстояния варьируется от 5 до 20 минут в одну сторону. Сейчас это время близко к максимальному, и составляет около 19 минут. Конечно, задержка слишком велика для того, чтобы мы могли управлять марсоходом в интерактивном режиме. Вдумайтесь - если вы увидите препятствие перед марсоходом, и сразу пошлете команду остановиться, то даже при наименьшей возможной задержке вы уже опоздаете на 10 минут! Поэтому мы и управляем им, посылая каждый день последовательность команд. К тому же, мы не могли бы управлять ровером в интерактивном режиме еще и потому, что Землю не всегда видно из кратера Гейла, в котором находится Curiosity. Ну и, наконец, даже если не принимать все это во внимание, позвонить роверу стоит довольно дорого - около $10000 в час!

Вообще, задержка перед получением данных обычно еще больше, так как мы передаем сигнал через спутники Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter. Обычно на то, чтобы получить с роверов данные, уходит не менее нескольких часов.

В: Есть ли какой-то инструмент или устройство, которого очень не хватает на «Кьюриосити» в вашей работе?
О: Больше научных приборов, более мощный компьютер, больше места для хранения данных, больше возможностей для их передачи, больше энергии, камеры более высокого разрешения, мачту повыше…

В: Бывали ли случаи, когда вы написали программу на день, но уже во время её исполнения, становилось ясно, что в работу программы закралась не критичная ошибка, которую уже поздно исправлять, а если не поздно то, как вы её исправляете?
О: Разумеется! На MER мы находили некоторые баги через годы после посадки. Один из критических багов был найден на марсоходе Spirit на 18й Сол, а другой мы нашли и вовсе в 2007 году, когда объезжали Кратер Виктория. У нас есть команда специалистов (включая и меня самого), которая анализирует телеметрию ровера. Каждый раз, когда мы находим нечто, что кажется нам странным, мы идем на тестовый стенд и пытаемся воссоздать условия и посмотреть, проявится ли проблема. Когда мы находим причину, мы можем либо изменить один из нескольких тысяч параметров ПО, либо отправить патч, который представляет собой небольшой кусок кода, призванный решить проблему. Ну и, очевидно, после того, как проблема решена, мы стараемся избегать условий, в которых возможно ее повторение.

В: Что является самым трудным в вашей работе?
О: Ну, помимо всей бумажной волокиты, которая является частью процесса управления Curiosity… ;-) Очень тяжело представлять себе всевозможные проблемы. Конечно, у нас есть огромный опыт управления ровером на Марсе, но нам все равно приходится всегда быть настороже, на тот случай, если что-то пойдет не так. Например, когда мы перемещаем ровер, мы всегда стараемся оставить хотя бы один путь, по которому в случае необходимости он точно сможет вернуться назад. Мы также стараемся избегать действий, которые, пусть даже с очень малой вероятностью, могут привести к катастрофическим последствиям.

В: Какие у Вас происходили курьёзы или нестандартные ситуации?
О: Один из самых забавных случаев произошел в 2006 году во время работы MER. Вообще, эта миссия была рассчитана всего на 90 Солов, и когда писался софт, на хранение номера Сола отвели всего три разряда. По мере того, как приближался 999й Сол, мы подготовили обновление ПО, и загрузили новую версию на марсоходы. Это была титаническая работа - у нас целый год заняло написание обновления и тестирование, плюс понадобилось несколько месяцев, чтобы загрузить обновление на роверы. Новое бортовое ПО также потребовало изменений в наземном ПО , так как было несовместимо с его старой версией. Поэтому нам было необходимо перезагрузить оба ровера в один и тот же Сол, чтобы не получилось так, что один из них уже работает на новом ПО, а другой - все еще на старом. Итак, этот день наконец настает. Spirit"у выпадает честь перезагружаться первым, мы посылаем команду на перезагрузку с новым ПО, ровер присылает ответ, все здорово. Opportunity в это время находится на другой стороне планеты, и нам приходится ждать 12 часов перед тем, как мы сможем отправить ему нужную команду. И прямо перед этим, бэкбон [магистральная линия связи ] в JPL отключается, а без него мы не можем передать команды от наших серверов на станцию DSN . Итак, время на исходе, а бэкбон все еще не работает. Что же делать?! К счастью, у одного из компьютеров в центре управления была прямая линия со станцией DSN (в Канберре, кажется), а еще у этого компьютера был… floppy-привод! К счастью, у одного из компьютеров MER также есть floppy-привод, но у кого в 2006 году найдется дискета? Но ничего другого не оставалось, и мы начали бегать по всей лаборатории в поисках дискеты. Дискету мы в конце концов нашли в каком-то забытом ящике стола, быстро ее переформатировали, скопировали команды, и побежали в центр управления, чтобы их отправить. В конце концов, у нас даже осталось две минуты в запасе!

[Паоло использует термин flight software, котороый в авиации и космонавтике обычно означает «ПО управления полетом». В данном случае имеется в виду та часть ПО, которая находится на самом ровере. ]
[Паоло использует термин ground software, и имеет в виду ту часть ПО, которая используется на Земле ]

В: Сколько всего людей управляют марсоходом?
О: Ну, это зависит от того, что вы понимаете под словом «управляют». Сейчас у нас есть 16 водителей, но команда людей, которые управляют различным оборудованием (камерами, SAM, CheMin, ChemCam...) насчитывает, как мне кажется, почти 100 человек.

В: Есть ли на марсоходе встроенная «защита от дурака»?
О: Знаете, как говорят - не может быть полной «защиты от дурака», так как дураки слишком изобретательны.

В: Если запрограммированное движение руки-манипулятора может снести например какую-нибудь антенну или просто врезаться в корпус марсохода, то будет ли такая программа заблокирована автоматически (к примеру после проверки на компьютерной модели), или же за этим приходится следить вручную?
О: ПО ровера проверяет, не могут ли какие-либо его части столкнуться с другими, так что в этом случае команда просто не будет выполнена, будет сгенерирована ошибка, и ровер остановит манипулятор. Если какая-либо из последующих команд зависит от положения манипулятора (например, выстрел из лазера), то эти действия также не будут выполнены.

Но даже учитывая, что этот софт защищает ровер, мы все равно дважды (и трижды, и четырежды) проверяем, чтобы этого не могло произойти. Мы также стараемся удостовериться, что такое не может случиться даже если манипулятор, или другие части ровера, окажутся не совсем там, где должны. Иногда предсказать точные условия на Марсе невозможно. Конечно, у нас есть камеры, и 3D-карта местности, но эти данные всегда могут содержать неточности, связанные с погрешностями измерения. Поэтому нам нужно убедиться, что запрограммированные действия будут выполнены безопасно даже если погрешность окажется достаточно высокой.

В: Как устроена связь с марсоходом? Какие антенны/модемы используются для этого? Какие низкоуровневые протоколы? Как протоколы высших уровней справляются с ошибками при передаче информации?
О: Мы посылаем команды с Земли прямо на антенну ровера, которая называется HGA (High Gain Antenna), используя одну из DSN-станций. Связь идет в X-диапазоне (7-8гГц). Вот в этом PDF вы сможете найти всю информацию, которую только сможете себе представить.

Данные, которые ровер собирает за день посылаются обратно с помощью антенны UHF - она выглядит как черный цилиндр справа от RTG [черная она у наземной копии, а на Марсе она в серебристой фольге, RTG - это РИТЭГ, Прим Zelenyikot ] - на один из спутников (MRO или ODY), после чего спутники передают данные на DSN-станции (снова в X-диапазоне, если не ошибаюсь). Обычно количество данных, которые мы получали от MER составляло около 100 мегабит. От MSL данных приходит гораздо больше - в среднем около 500 мегабит, но однажды у нас была прямо-таки гигантская передача в 1200 мегабит.

[Ultra High Frequency ]

В: Какие основные особенности и отличия фотографирования в марсианских условиях по сравнению с земными? Какие дополнительные знания должен иметь марсианский «фотограф»? Например, происходит ли доминирование или деградирование определенных цветов по-другому, по сравнению с тем как мы привыкли видеть на Земле, подобно тому как эти отличия заметны при подводной съемке. В первую очередь интересуют привычные человеческому глазу фотографии, а не фотографии, отражающие невидимую часть спектра.

О: На этот вопрос гораздо больше информации смог бы предоставить Mike Caplinger [один из людей, ответственных за камеры ], но я, конечно, постараюсь ответить.

Атмосфера Марса гораздо тоньше, чем у Земли, и гораздо более предсказуема. В атмосфере есть некоторое количество пыли, так что на больших расстояниях вы увидите некоторое ухудшение картинки; иногда атмосфера выглядит похожей на грязный воздух в бухте Лос-Анжелеса. Находясь от Солнца дальше, чем Земля, Марс получает чуть меньше света, но в целом, как мне кажется, никаких существенных различий нет. На самом деле, делать фото на Земле сложнее чем на Марсе, так как здесь вы обнаружите гораздо бОльшие перепады в цвете, яркости и контрастности.

В: Программа съемки ровером самого себя была сложнее других ежедневных программ?

[Кажется здесь Паоло не понял вопроса. Мы пытались спросить про автопортрет, а он отвечает про вот эту видеосъемку - Прим. Zelenyikot ]:

О: Камеры, разработанные Mars Space Science Systems предназначены для снятия видео с частотой до 15 герц (или кадров в секунду, если хотите), и у них есть встроенная память, так что для нас это не представляет каких-либо проблем. Единственное, с чем потенциально могут возникнуть затруднения - это продолжительность видео, частота кадров, и то, чтобы убедиться, что видео начинается в нужный момент, а камеры повернуты в нужном направлении. Опять же, Mike Caplinger смог бы ответить на этот вопрос более детально, чем я.

В: Предусмотрены ли алгоритмы самостоятельного выхода из нештатной ситуации, или при ее возникновении программа прерывается и аппарат входит в режим ожидания?

О: Есть несколько уровней действий в случае нештатной ситуации. Если обнаруживается ошибка в тех командах, которые мы послали, то ровер просто откажется их выполнять. Если проблема возникает во время выполнения команды (как в примере с рукой, который я упоминал выше), то ровер пошлет сообщение об ошибке, и просто откажется использовать одно или более устройств. Наконец, если есть какой-то баг в ПО, то ровер перезагрузится и перейдет в «безопасный режим». В этом случае он выполнит заранее запрограммированный набор действий, в том числе отправит сообщение об ошибке, и будет ожидать инструкций с Земли, чтобы продолжить работу. На случай, если софт подвиснет, у нас есть watchdog-таймеры, которые смогут перезагрузить марсоход, и перевести его в безопасный режим. Так что у нас не бывает синего экрана смерти.

В: Какие параметры марсохода вы отслеживаете для этого в режиме «реального времени» или близком к нему?
О: Надеюсь, ответ на вопрос выше отвечает и на этот вопрос.

В: В каких случаях система безопасности марсохода самостоятельно прекращает выполнение программы?
О: Кажется, на MSL у нас была одна перезагрузка оборудования, но я не помню, в чем была причина. MER перезагружался много раз, включая неоднократные случаи, вызванные влиянием радиации на процессор и память. В зависимости от причины перезагрузки, такие ситуации рассматриваются как незначительные (как в случае с космической радиацией), или же как значительные (как, например, аномалия Spirit на 18й Сол).

В: Предусмотрены ли алгоритмы самостоятельного выхода из нештатной ситуации?
О: Как я только что сказал, это зависит от причин, которые вызвали нештатную ситуацию.

В: Используется ли на Curiosity протокол передачи данных/архитектура DTN и если да, то каковы минимально достигнутые задержки при передаче пакетов?
О: Минимальная задержка составляет 5 минут, максимальная - 20, но поскольку мы не работаем с марсоходами в режиме реального времени, эта задержка не влияет на управление. Мы не используем DTN, но у нас есть кое-какие технологии, помогающие устанавливать связь на таких дальних расстояниях. Обычно за один Сол мы собираем гораздо больше данных, чем можем передать, поэтому нам приходится выбирать, какие именно данные будут отправлены на Землю в каждый Сол. Каждый фрагмент данных получает приоритет, и наиболее важные из них будут переданы в первую очередь, а менее важные будут отправлены позже (или не будут отправлены вовсе). Конечно, если мы вдруг решим, что важность данных была оценена неверно, то мы можем изменить приоритеты. Например, если на миниатюре мы видим, что камера была повернута в неверную сторону, то мы либо понижаем приоритет, либо вовсе удаляем полноразмерное изображение, и наоборот: если у нас есть изображение с лучшей экспозицией, то его приоритет будет повышен. Более того, данные разбиваются на пакеты - это важно для передачи больших объемов информации, например, тех же изображений. Именно поэтому на некоторых изображениях, которые вы видели, были дырки. Часть данных могла потеряться во время передачи, или могла передаться с ошибками. Конечно, в случае ошибок, мы можем попробовать передать данные еще раз.
<.....>

Как видите эта часть интервью получилась более профессиональной. Здесь мы узнали Паоло как специалиста JPL. Я так распределил вопросы, чтобы сначала были серьезные, а дальше не совсем. На вторую часть серьезных тоже хватило, но она больше расскажет о Паоло как о человеке, а также о взаимоотношениях Curiosity и марсиан, о людях в черном, нанимающих на работу в NASA, и о том мечтает ли водитель марсохода о Марсе.

Если очень хочется продолжения, могу пока предложить посмотреть вот это небольшое