هيكل الفضول. ماذا يوجد داخل المركبة الفضائية كيوريوسيتي

في 6 أغسطس 2012، هبطت المركبة الفضائية كيوريوسيتي على سطح المريخ. على مدى الأشهر الـ 23 المقبلة، ستقوم المركبة بدراسة سطح الكوكب وتركيبته المعدنية وطيف الإشعاع، والبحث عن آثار الحياة، وكذلك تقييم إمكانية هبوط الإنسان.

أسلوب البحث الرئيسي هو البحث عن الصخور المثيرة للاهتمام باستخدام الكاميرات دقة عالية. وفي حالة ظهور أي منها، تقوم المركبة بإشعاع الصخور قيد الدراسة بالليزر من بعيد. نتيجة التحليل الطيفييحدد ما إذا كان من الضروري إخراج مناور باستخدام المجهر ومطياف الأشعة السينية. يمكن لـ Curiosity بعد ذلك استخراج العينة وتحميلها في أحد أطباق المختبر الداخلي البالغ عددها 74 طبقًا لمزيد من التحليل.

وبكل ما يحتويه من هيكل كبير وخفة خارجية، تبلغ كتلة الجهاز كتلة سيارة ركاب (900 كجم) ويزن 340 كجم على سطح المريخ. يتم تشغيل جميع المعدات بواسطة طاقة اضمحلال البلوتونيوم 238 من مولد كهربائي حراري للنظائر المشعة من شركة بوينغ، والذي يبلغ عمر خدمته 14 عامًا على الأقل. على في اللحظةوتنتج 2.5 كيلو واط ساعة من الطاقة الحرارية و125 واط من الطاقة الكهربائية بمرور الوقت، سينخفض ​​إنتاج الكهرباء إلى 100 واط.

هناك عدة أنواع مختلفة من الكاميرات المثبتة على العربة الجوالة. Mast Camera عبارة عن نظام مكون من كاميرتين غير متساويتين مع عرض ألوان عادي يمكنه التقاط صور (بما في ذلك الصور المجسمة) بدقة 1600 × 1200 بكسل، وهو أمر جديد بالنسبة لمركبات المريخ الجوالة، ويسجل دفق فيديو بدقة 720 بكسل مضغوط بالأجهزة (1280 × 720). لتخزين المواد الناتجة، يحتوي النظام على 8 غيغابايت من ذاكرة الفلاش لكل كاميرا - وهذا يكفي لتخزين عدة آلاف من الصور وساعتين من تسجيل الفيديو. تتم معالجة الصور ومقاطع الفيديو دون تحميل إلكترونيات التحكم في Curiosity. على الرغم من أن الشركة المصنعة لديها تكوين تكبير، إلا أن الكاميرات لا تحتوي على تكبير لأنه لم يكن هناك وقت متبقي للاختبار.


رسم توضيحي للصور من MastCam. يتم الحصول على صور بانورامية ملونة لسطح المريخ من خلال تجميع عدة صور معًا. لن يتم استخدام MastCams فقط للترفيه عن الجمهور بخصوص طقس الكوكب الأحمر، ولكن أيضًا للمساعدة في استرجاع العينات وحركتها.

ويرتبط أيضًا بالصاري جزء من نظام ChemCam. هذا عبارة عن مطياف ليزر لانبعاث شرارة ووحدة تصوير يعملان في أزواج: بعد تبخر كمية صغيرة من الصخور قيد الدراسة، تقوم نبضة ليزر تبلغ سعتها 5 نانو ثانية بتحليل طيف إشعاع البلازما الناتج، والذي سيحدد التركيب العنصري للصخور قيد الدراسة. عينة. ليست هناك حاجة لتمديد المناور.

دقة المعدات أعلى بمقدار 5 إلى 10 مرات من تلك المثبتة على مركبات المريخ الجوالة السابقة. من مسافة 7 أمتار، يمكن لـ ChemCam تحديد نوع الصخور التي تتم دراستها (على سبيل المثال، بركانية أو رسوبية)، وبنية التربة والصخور، وتتبع العناصر السائدة، والتعرف على الجليد والمعادن من خلال جزيئات الماء في البنية البلورية، وقياس علامات التآكل على الصخور، وتساعد بصريًا في استكشاف الصخور باستخدام الذراع الآلية.

بلغت تكلفة ChemCam 10 ملايين دولار (أقل من نصف بالمائة من التكلفة الإجمالية للرحلة الاستكشافية). يتكون النظام من ليزر مثبت على سارية وثلاثة أجهزة قياس طيفية داخل الهيكل، حيث يتم إمداد الإشعاع عبر دليل ضوئي من الألياف الضوئية.

تم تثبيت جهاز Mars Hand Lens Imager على مناور المركبة، وهو قادر على التقاط صور بقياس 1600 × 1200 بكسل، حيث يمكن رؤية تفاصيل بحجم 12.5 ميكرومتر. تحتوي الكاميرا على إضاءة خلفية بيضاء للتشغيل ليلاً ونهارًا. تعد الإضاءة فوق البنفسجية ضرورية لتحفيز انبعاث معادن الكربونات والمتبخرات، والتي يشير وجودها إلى أن الماء شارك في تكوين سطح المريخ.

ولأغراض رسم الخرائط، تم استخدام كاميرا Mars Descent Imager (MARDI)، التي سجلت صورًا بدقة 1600 × 1200 بكسل على ذاكرة فلاش سعة 8 جيجابايت أثناء نزول الجهاز. وبمجرد أن بقيت بضعة كيلومترات على السطح، بدأت الكاميرا في التقاط خمس صور ملونة في الثانية. ستتيح البيانات التي تم الحصول عليها إنشاء خريطة لموطن كيوريوسيتي.

يوجد على جانبي العربة الجوالة زوجان من الكاميرات باللونين الأبيض والأسود بزاوية رؤية 120 درجة. يتم استخدام نظام Hazcams عند إجراء المناورات وتمديد المناور. يضم الصاري نظام Navcams، الذي يتكون من كاميرتين بالأبيض والأسود بزاوية رؤية 45 درجة. تقوم برامج المركبة باستمرار ببناء خريطة ثلاثية الأبعاد على شكل إسفين بناءً على البيانات الواردة من هذه الكاميرات، مما يسمح لها بتجنب الاصطدام بالعقبات غير المتوقعة. إحدى الصور الأولى من Curiosity هي صورة من كاميرا Hazcam.

تم تركيب محطة مراقبة على المركبة الجوالة لقياس الظروف الجوية. بيئة(محطة روفر للرصد البيئي) والتي تقيس الضغط ودرجات حرارة الغلاف الجوي والسطح وسرعة الرياح والأشعة فوق البنفسجية. REMS محمي من الغبار المريخي.

  • ChemCam عبارة عن مجموعة من الأدوات لإجراء التحليل الكيميائي عن بعد لعينات مختلفة. يستمر العمل على النحو التالي: يطلق الليزر سلسلة من الطلقات على الجسم قيد الدراسة. ثم يتم تحليل طيف الضوء المنبعث من الصخور المتبخرة. بإمكان ChemCam دراسة الأشياء الموجودة على مسافة تصل إلى 7 أمتار منه. بلغت تكلفة الجهاز حوالي 10 ملايين دولار (زيادة في الإنفاق قدرها 1.5 مليون دولار). في الوضع العادي، يركز الليزر على الجسم تلقائيًا.
  • MastCam: نظام يتكون من كاميرتين، ويحتوي على العديد من المرشحات الطيفية. من الممكن التقاط صور بألوان طبيعية بحجم 1600 × 1200 بكسل. يتم تصوير الفيديو بدقة 720 بكسل (1280 × 720) بمعدل يصل إلى 10 إطارات في الثانية ويتم ضغطه بواسطة الأجهزة. الكاميرا الأولى هي الكاميرا ذات الزاوية المتوسطة (MAC)، ويبلغ طولها البؤري 34 ملم ومجال رؤية 15 درجة، 1 بكسل يساوي 22 سم على مسافة 1 كم.
  • الكاميرا ذات الزاوية الضيقة (NAC)، يبلغ طولها البؤري 100 ملم، ومجال رؤية 5.1 درجة، و1 بكسل يساوي 7.4 سم على مسافة 1 كم. تحتوي كل كاميرا على ذاكرة فلاش سعة 8 جيجابايت، والتي يمكنها تخزين أكثر من 5500 صورة خام؛ هناك دعم لضغط JPEG والضغط بدون فقدان. تحتوي الكاميرات على ميزة التركيز التلقائي التي تسمح لها بالتركيز على الأشياء من 2.1 متر إلى ما لا نهاية. على الرغم من أن الشركة المصنعة لديها تكوين تكبير، إلا أن الكاميرات لا تحتوي على تكبير لأنه لم يكن هناك وقت متبقي للاختبار. تحتوي كل كاميرا على مرشح RGB Bayer مدمج و8 مرشحات IR قابلة للتبديل. بالمقارنة مع الكاميرا البانورامية الموجودة على Spirit and Opportunity (MER) التي تلتقط صورًا بالأبيض والأسود بدقة 1024 × 1024 بكسل، تتمتع كاميرا MAC MastCam بدقة زاويّة تبلغ 1.25 مرة، بينما تتمتع كاميرا NAC MastCam بدقة زاويّة أعلى بمقدار 3.67 مرة.
  • تصوير عدسة المريخ اليدوية (MAHLI): يتكون النظام من كاميرا مثبتة على الذراع الروبوتية للمركبة وتستخدم لالتقاط صور مجهرية للصخور والتربة. يمكن لـ MAHLI التقاط صورة بدقة 1600 × 1200 بكسل ودقة تصل إلى 14.5 ميكرومتر لكل بكسل. يمتلك MAHLI طولًا بؤريًا يتراوح بين 18.3 ملم إلى 21.3 ملم ومجال رؤية يتراوح بين 33.8 إلى 38.5 درجة. تتميز MAHLI بإضاءة LED باللون الأبيض والأشعة فوق البنفسجية للتشغيل في الظلام أو باستخدام إضاءة الفلورسنت. تعد الإضاءة فوق البنفسجية ضرورية لتحفيز انبعاث معادن الكربونات والمتبخرات، والتي يشير وجودها إلى أن الماء شارك في تكوين سطح المريخ. يركز MAHLI على الأشياء الصغيرة التي يصل حجمها إلى 1 مم. يمكن للنظام التقاط صور متعددة مع التركيز على معالجة الصور. يمكن لـ MAHLI حفظ صورة أولية دون فقدان الجودة أو ضغط ملف JPEG.
  • MSL Mars Descent Imager (MARDI): أثناء نزوله إلى سطح المريخ، أرسل MARDI صورة ملونة بدقة 1600 × 1200 بكسل مع زمن تعريض قدره 1.3 مللي ثانية، بدأت الكاميرا في التصوير على مسافة 3.7 كم وانتهت على مسافة على بعد 5 أمتار من سطح المريخ، تم التقاط صورة ملونة بتردد 5 إطارات في الثانية، واستمر التصوير حوالي دقيقتين. 1 بكسل يساوي 1.5 متر على مسافة 2 كم، و1.5 ملم على مسافة 2 متر، زاوية رؤية الكاميرا 90 درجة. يحتوي MARDI على ذاكرة داخلية بسعة 8 جيجابايت يمكنها تخزين أكثر من 4000 صورة. أتاحت الصور الملتقطة بالكاميرا رؤية التضاريس المحيطة في موقع الهبوط. تعتمد JunoCam، المصممة للمركبة الفضائية جونو، على تقنية MARDI.
  • مطياف الأشعة السينية لجسيمات ألفا (APXS): سيقوم هذا الجهاز بإشعاع جسيمات ألفا ومقارنة أطياف الأشعة السينية لتحديد التركيب العنصري للصخر. APXS هو أحد أشكال انبعاث الأشعة السينية الناتجة عن الجسيمات (PIXE)، والذي تم استخدامه سابقًا في Mars Pathfinder وMars Exploration Rovers. تم تطوير APXS بواسطة وكالة الفضاء الكندية. MacDonald Dettwiler (MDA) - شركة الطيران الكندية التي تبني Canadarm وRADARSAT هي المسؤولة عن تصميم وبناء APXS. يضم فريق تطوير APXS أعضاء من جامعة جيلف، وجامعة نيو برونزويك، وجامعة ويسترن أونتاريو، وناسا، وجامعة كاليفورنيا، سان دييغو، وجامعة كورنيل.
  • التجميع والمعالجة لتحليل صخور المريخ في الموقع (CHIMRA): CHIMRA عبارة عن دلو مقاس 4 × 7 سنتيمترات يجرف التربة. في التجاويف الداخلية لـ CHIMRA، يتم غربلته من خلال منخل بخلية 150 ميكرون، والتي يساعدها عمل آلية الاهتزاز، ويتم إزالة الفائض، وإرسال الجزء التالي للغربلة. في المجموع، هناك ثلاث مراحل لأخذ العينات من الدلو وغربلة التربة. ونتيجة لذلك، يبقى القليل من المسحوق من الجزء المطلوب، والذي يتم إرساله إلى وعاء التربة الموجود على جسم العربة الجوالة، ويتم التخلص من الفائض. ونتيجة لذلك، يتم استلام طبقة من التربة بسمك 1 مم من الدلو بأكمله لتحليلها. تتم دراسة المسحوق المحضر بواسطة أجهزة CheMin وSAM.
  • CheMin: يقوم Chemin بفحص التركيب الكيميائي والمعدني باستخدام مضان الأشعة السينية وحيود الأشعة السينية. يعد CheMin أحد أجهزة قياس الطيف الأربعة. يسمح لك CheMin بتحديد وفرة المعادن على سطح المريخ. تم تطوير الأداة بواسطة ديفيد بليك في مركز أبحاث أميس التابع لناسا ومختبر الدفع النفاث التابع لناسا. سوف تقوم العربة الجوالة بالحفر الصخوروسيتم جمع المسحوق الناتج بواسطة الأداة. ثم يتم توجيه الأشعة السينية نحو المسحوق، وسوف ينعكس التركيب البلوري الداخلي للمعادن في نمط حيود الأشعة. الحيود الأشعة السينيةيختلف باختلاف المعادن، وبالتالي فإن نمط الحيود سيسمح للعلماء بتحديد بنية المادة. سيتم التقاط المعلومات حول لمعان الذرات ونمط الحيود بواسطة مصفوفة E2V CCD-224 مُعدة خصيصًا بقياس 600 × 600 بكسل. تمتلك كيوريوسيتي 27 خلية لتحليل العينات؛ بعد دراسة عينة واحدة، يمكن إعادة استخدام الخلية، لكن التحليل الذي يتم إجراؤها عليها سيكون أقل دقة بسبب التلوث من العينة السابقة. وبالتالي، فإن لدى المركبة 27 محاولة فقط لدراسة العينات بشكل كامل. هناك 5 خلايا مختومة أخرى تخزن عينات من الأرض. إنها ضرورية لاختبار أداء الجهاز في ظروف المريخ. يتطلب الجهاز درجة حرارة -60 درجة مئوية للعمل، وإلا فسيتداخل التداخل من جهاز DAN.
  • تحليل العينات على المريخ (SAM): ستقوم مجموعة أدوات SAM بتحليل العينات الصلبة والمواد العضوية وتكوين الغلاف الجوي. تم تطوير الأداة من قبل: مركز جودارد لرحلات الفضاء، والمختبر المشترك بين الجامعات، والمركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي، وشركة Honeybee Robotics، إلى جانب العديد من الشركاء الآخرين.
  • كاشف تقييم الإشعاع (RAD): يقوم هذا الجهاز بجمع البيانات لتقدير مستوى إشعاع الخلفية الذي سيؤثر على المشاركين في الرحلات الاستكشافية المستقبلية إلى المريخ. تم تثبيت الجهاز تقريبًا في "قلب" العربة الجوالة، وبالتالي يحاكي رائد الفضاء بداخله سفينة الفضاء. كان RAD أول الأدوات العلمية لـ MSL التي تم تشغيلها، بينما كانت لا تزال في مدار الأرض، وسجلت إشعاع الخلفية داخل الجهاز - ثم داخل المركبة الجوالة أثناء عملها على سطح المريخ. وهو يجمع بيانات عن شدة نوعين من الإشعاع: الأشعة المجرية عالية الطاقة والجسيمات المنبعثة من الشمس. تم تطوير RAD في ألمانيا بواسطة شركة Southwestern معهد البحوث(SwRI) في فيزياء خارج كوكب الأرض في مجموعة Christian-Albrechts-Universität zu Kiel، بدعم مالي من مديرية مهام أنظمة الاستكشاف في المقر الرئيسي لناسا وألمانيا.
  • البياض الديناميكي للنيوترونات (DAN): يستخدم البياض الديناميكي للنيوترونات (DAN) للكشف عن الهيدروجين والجليد المائي بالقرب من سطح المريخ، والذي توفره وكالة الفضاء الفيدرالية (روسكوزموس). إنه تطوير مشترك لمعهد أبحاث الأتمتة الذي سمي باسمه. دوخوف في روساتوم (مولد النيوترونات النبضية)، ومعهد أبحاث الفضاء التابع للأكاديمية الروسية للعلوم (وحدة الكشف) والمعهد المشترك للأبحاث النووية (المعايرة). بلغت تكلفة تطوير الجهاز حوالي 100 مليون روبل. صورة للجهاز. يشتمل الجهاز على مصدر نيوتروني نابض وجهاز استقبال للإشعاع النيوتروني. يصدر المولد نبضات قصيرة وقوية من النيوترونات نحو سطح المريخ. تبلغ مدة النبضة حوالي 1 ميكروثانية، وتصل طاقة التدفق إلى 10 ملايين نيوترون بطاقة تبلغ 14 ميجا فولت لكل نبضة. تخترق الجزيئات تربة المريخ إلى عمق 1 متر، حيث تتفاعل مع نوى العناصر الرئيسية المكونة للصخور، ونتيجة لذلك تتباطأ وتمتص جزئيا. ينعكس الجزء المتبقي من النيوترونات ويسجل بواسطة جهاز الاستقبال. ويمكن إجراء قياسات دقيقة حتى عمق 50-70 سم. وبالإضافة إلى المسح النشط لسطح الكوكب الأحمر، فإن الجهاز قادر على مراقبة الخلفية الإشعاعية الطبيعية للسطح (المسح السلبي).
  • محطة روفر لرصد البيئة (REMS): تم توفير مجموعة من أدوات الأرصاد الجوية وجهاز استشعار للأشعة فوق البنفسجية من قبل وزارة التعليم والعلوم الإسبانية. يضم فريق البحث، بقيادة خافيير جوميز إلفيرا، من مركز علم الأحياء الفلكي (مدريد)، المعهد الفنلندي للأرصاد الجوية كشريك. وقاموا بتثبيته على سارية الكاميرا لقياس الضغط الجوي، والرطوبة، واتجاه الرياح، ودرجات حرارة الهواء والأرض، والأشعة فوق البنفسجية. توجد جميع أجهزة الاستشعار في ثلاثة أجزاء: ذراعان متصلان بالمركبة الجوالة، وصاري الاستشعار عن بعد (RSM)، ومستشعر الأشعة فوق البنفسجية (UVS) الموجود على الصاري العلوي للمركبة الجوالة، ووحدة التحكم بالأجهزة (ICU) داخل الجسم. سيوفر REMS رؤى جديدة حول الحالة الهيدرولوجية المحلية، والآثار المدمرة للأشعة فوق البنفسجية، والحياة تحت الأرض.
  • أجهزة الهبوط والهبوط MSL (MEDLI): الغرض الرئيسي من MEDLI هو دراسة البيئة الجوية. بعد أن تباطأت مركبة الهبوط مع العربة الجوالة في طبقات كثيفة من الغلاف الجوي، انفصل الدرع الحراري - خلال هذه الفترة، تم الحصول على البيانات اللازمة عن الجو المريخي. سيتم استخدام هذه البيانات في البعثات المستقبلية، مما يجعل من الممكن تحديد المعلمات الجوية. ويمكن استخدامها أيضًا لتغيير تصميم مركبة الهبوط في المهام المستقبلية إلى المريخ. يتكون MEDLI من ثلاث أدوات رئيسية: مقابس الاستشعار المتكاملة MEDLI (MISP)، ونظام بيانات الغلاف الجوي للدخول إلى المريخ (MEADS)، وإلكترونيات دعم المستشعر (SSE).
  • كاميرات تجنب المخاطر (Hazcams): تحتوي العربة الجوالة على زوجين من كاميرات الملاحة باللونين الأبيض والأسود الموجودين على جانبي المركبة. يتم استخدامها لتجنب الخطر أثناء تحرك المركبة ولتوجيه المناول بأمان نحو الصخور والتربة. تلتقط الكاميرات صورًا ثلاثية الأبعاد (مجال رؤية كل كاميرا هو 120 درجة) وتنشئ خريطة للمنطقة أمام العربة الجوالة. تسمح الخرائط المجمعة للمركبة بتجنب الاصطدامات العرضية وتستخدم بواسطة برنامج الجهاز لتحديد المسار اللازم للتغلب على العقبات.
  • كاميرات الملاحة (Navcams): للملاحة، تستخدم المركبة زوجًا من الكاميرات السوداء والبيضاء المثبتة على سارية لتتبع تحركات المركبة. تتمتع الكاميرات بمجال رؤية 45 درجة وتلتقط صورًا ثلاثية الأبعاد. تسمح لك دقتها برؤية جسم بحجم 2 سم من مسافة 25 مترًا.

إذًا كيف يمكنك التواصل مع مركبة متجولة على المريخ؟ فكر في الأمر - حتى عندما يكون المريخ في أقصر مسافة له من الأرض، تحتاج الإشارة إلى السفر لمسافة خمسة وخمسين مليون كيلومتر! هذه حقا مسافة كبيرة. ولكن كيف يمكن لمركبة صغيرة وحيدة أن تنقل بياناتها العلمية وصورها الجميلة كاملة الألوان حتى الآن وبمثل هذه الكميات؟ في التقريب الأول، يبدو الأمر كالتالي (لقد حاولت جاهدًا حقًا):

لذلك، في عملية نقل المعلومات، عادة ما تشارك ثلاثة "أرقام" رئيسية - أحد مراكز الاتصالات الفضائية على الأرض، أحد الأقمار الصناعية الاصطناعية للمريخ، وفي الواقع، روفر نفسها. لنبدأ بالسيدة العجوز الأرض، ونتحدث عن مراكز الاتصالات الفضائية DSN (شبكة الفضاء العميق).

محطات الاتصالات الفضائية

أي من البعثات الفضائيةتم تصميم وكالة ناسا لضمان إمكانية الاتصال بالمركبة الفضائية على مدار 24 ساعة في اليوم (أو على الأقل كلما كان ذلك ممكنًا). مبدئيا). لأنه، كما نعلم، تدور الأرض بسرعة كبيرة المحور الخاصولضمان استمرارية الإشارة، هناك حاجة إلى عدة نقاط لاستقبال/نقل البيانات. هذه هي بالضبط النقاط التي توجد بها محطات DSN. تقع في ثلاث قارات ويفصل بينها خط طول يبلغ حوالي 120 درجة، مما يسمح لها بالتداخل جزئيًا مع مناطق تغطية بعضها البعض، وبفضل ذلك، "توجيه" المركبة الفضائية على مدار 24 ساعة في اليوم. وللقيام بذلك، عندما تغادر مركبة فضائية منطقة التغطية لإحدى المحطات، يتم نقل إشارتها إلى أخرى.

يقع أحد مجمعات DSN في الولايات المتحدة الأمريكية (مجمع جولدستون)، والثاني في إسبانيا (حوالي 60 كيلومترًا من مدريد)، والثالث في أستراليا (حوالي 40 كيلومترًا من كانبيرا).

كل من هذه المجمعات لديها مجموعة من الهوائيات الخاصة بها، ولكن من حيث الأداء الوظيفي جميع المراكز الثلاثة متساوية تقريبًا. تسمى الهوائيات نفسها DSS (محطات الفضاء العميق)، ولها ترقيم خاص بها - الهوائيات في الولايات المتحدة مرقمة 1X-2X، والهوائيات في أستراليا - 3X-4X، وفي إسبانيا - 5X-6X. لذلك، إذا سمعت "DSS53" في مكان ما، فيمكنك التأكد من أننا نتحدث عن أحد الهوائيات الإسبانية.

غالبًا ما يستخدم المجمع الموجود في كانبيرا للتواصل مع مركبات المريخ الجوالة، لذلك دعونا نتحدث عنه بمزيد من التفصيل.

يحتوي المجمع على موقع الويب الخاص به، حيث يمكنك العثور على الكثير معلومات مثيرة للاهتمام. على سبيل المثال، قريبًا جدًا - 13 أبريل من هذا العام - سيبلغ عمر هوائي DSS43 40 عامًا.

في المجمل، تحتوي محطة كانبيرا حاليًا على ثلاثة هوائيات نشطة: DSS-34 (قطرها 34 مترًا)، DSS-43 (70 مترًا مثيرًا للإعجاب) وDSS-45 (34 مترًا أيضًا). بالطبع، على مدار سنوات تشغيل المركز، تم استخدام هوائيات أخرى، والتي أسباب مختلفةتم إخراجهم من الخدمة. على سبيل المثال، تم سحب الهوائي الأول DSS42 من الخدمة في ديسمبر 2000، وتم سحب DSS33 (قطره 11 مترًا) من الخدمة في فبراير 2002، وبعد ذلك تم نقله إلى النرويج في عام 2009 لمواصلة عمله كأداة لدراسة الغلاف الجوي .

أول هوائيات العمل المذكورة، DSS34تم بناؤه عام 1997 وأصبح أول ممثل للجيل الجديد من هذه الأجهزة. السمة المميزة لها هي أن معدات استقبال/نقل ومعالجة الإشارة لا توجد مباشرة على الطبق، ولكن في الغرفة الموجودة أسفله. هذا جعل الطبق أخف وزنا بشكل كبير، كما جعل من الممكن خدمة المعدات دون إيقاف تشغيل الهوائي نفسه. DSS34 هو هوائي عاكس، ويبدو مخطط تشغيله كما يلي:

كما ترون، يوجد تحت الهوائي غرفة يتم فيها تنفيذ جميع معالجة الإشارة المستقبلة. بالنسبة للهوائي الحقيقي، فهذه الغرفة تحت الأرض، لذا لن تراها في الصور.


DSS34، قابلة للنقر

إذاعة:

  • النطاق X (7145-7190 ميجاهرتز)
  • النطاق S (2025-2120 ميجاهرتز)
استقبال:
  • النطاق X (8400-8500 ميجاهرتز)
  • النطاق S (2200-2300 ميجاهرتز)
  • نطاق كا (31.8-32.3 جيجا هرتز)
دقة تحديد المواقع: سرعة الدوران:
  • 2.0 درجة/ثانية
مقاومة الرياح:
  • الرياح المستمرة 72 كم/ساعة
  • سرعة الرياح +88 كم/ساعة

DSS43(الذي هو على وشك الاحتفال بالذكرى السنوية لتأسيسه) هو مثال أقدم بكثير، تم بناؤه في 1969-1973، وتم تحديثه في عام 1987. DSS43 هو أكبر هوائي مكافئ متحرك في العالم نصف الكرة الجنوبيمن كوكبنا. ويدور الهيكل الضخم، الذي يزن أكثر من 3000 طن، على طبقة زيتية يبلغ سمكها حوالي 0.17 ملم. يتكون سطح الطبق من 1272 لوح ألومنيوم، وتبلغ مساحته 4180 مترًا مربعًا.

DSS43، قابلة للنقر

بعض الخصائص التقنية

إذاعة:

  • النطاق X (7145-7190 ميجاهرتز)
  • النطاق S (2025-2120 ميجاهرتز)
استقبال:
  • النطاق X (8400-8500 ميجاهرتز)
  • النطاق S (2200-2300 ميجاهرتز)
  • النطاق L (1626-1708 ميجاهرتز)
  • نطاق K (12.5 جيجا هرتز)
  • نطاق كو (18-26 جيجا هرتز)
دقة تحديد المواقع:
  • ضمن 0.005 درجة (دقة الإشارة إلى نقطة السماء)
  • في حدود 0.25 ملم (دقة حركة الهوائي نفسه)
سرعة الدوران:
  • 0.25 درجة/ثانية
مقاومة الرياح:
  • الرياح المستمرة 72 كم/ساعة
  • سرعة الرياح +88 كم/ساعة
  • السرعة القصوى المقدرة - 160 كم/ساعة

DSS45. تم الانتهاء من هذا الهوائي في عام 1986، وكان يهدف في الأصل إلى التواصل مع فوييجر 2، الذي درس أورانوس. تدور على قاعدة مستديرة يبلغ قطرها 19.6 مترًا، باستخدام 4 عجلات، اثنتين منها للقيادة.

DSS45، قابلة للنقر

بعض الخصائص التقنية

إذاعة:

  • النطاق X (7145-7190 ميجاهرتز)
استقبال:
  • النطاق X (8400-8500 ميجاهرتز)
  • النطاق S (2200-2300 ميجاهرتز)
دقة تحديد المواقع:
  • ضمن 0.015 درجة (دقة الإشارة إلى نقطة السماء)
  • في حدود 0.25 ملم (دقة حركة الهوائي نفسه)
سرعة الدوران:
  • 0.8 درجة/ثانية
مقاومة الرياح:
  • الرياح المستمرة 72 كم/ساعة
  • سرعة الرياح +88 كم/ساعة
  • السرعة القصوى المقدرة - 160 كم/ساعة

إذا تحدثنا عن محطة الاتصالات الفضائية ككل فيمكننا أن نميز أربع مهام رئيسية يجب أن تقوم بها:
القياس عن بعد- استقبال وفك تشفير ومعالجة بيانات القياس عن بعد الواردة من مركبة فضائية. تتكون هذه البيانات عادةً من معلومات علمية وهندسية يتم إرسالها عبر وصلة راديوية. يتلقى نظام القياس عن بعد البيانات ويراقب تغيراتها ومدى امتثالها للمعايير، ويرسلها إلى أنظمة التحقق أو المراكز العلمية التي تقوم بمعالجتها.
تتبع- يجب أن يوفر نظام التتبع إمكانية الاتصال في الاتجاهين بين الأرض والمركبة الفضائية، وإجراء حسابات موقعها ومتجه السرعة لتحديد الموقع الصحيح للقمر الصناعي.
يتحكم- يمنح المتخصصين الفرصة لنقل أوامر التحكم إلى المركبة الفضائية.
المراقبة والتحكم- يسمح لك بالتحكم في أنظمة DSN نفسها وإدارتها

ومن الجدير بالذكر أن المحطة الأسترالية تخدم حاليًا حوالي 45 مركبة فضائية، لذا فإن جدول مواعيد تشغيلها منظم بشكل واضح، ويمكنك الحصول على وقت إضافيليس بهذه السهولة. يتمتع كل هوائي أيضًا بالقدرة التقنية على خدمة ما يصل إلى جهازين مختلفين في وقت واحد.

لذلك، يتم إرسال البيانات التي يجب إرسالها إلى العربة الجوالة إلى محطة DSN، حيث يتم إرسالها على فترتها القصيرة (من 5 إلى 20 دقيقة) السفر إلى الفضاءإلى الكوكب الأحمر. دعنا ننتقل الآن إلى العربة الجوالة نفسها. ما هي وسائل الاتصال لديه؟

فضول

تم تجهيز كيوريوسيتي بثلاثة هوائيات، يمكن استخدام كل منها لاستقبال ونقل المعلومات. هذه هي هوائي UHF، LGA وHGA. وتقع جميعها على "الجزء الخلفي" من العربة الجوالة، في أماكن مختلفة.


HGA - هوائي عالي الكسب
MGA - هوائي متوسط ​​الكسب
LGA - هوائي منخفض الكسب
UHF - التردد العالي جدًا
نظرًا لأن الاختصارات HGA وMGA وLGA تحتوي بالفعل على كلمة هوائي، فلن أعيد نسب هذه الكلمة إليهم، على عكس الاختصار UHF.


نحن مهتمون بـ RUHF، وRLGA، والهوائي عالي الكسب

هوائي UHF هو الأكثر استخدامًا. وبمساعدتها، يمكن للمركبة الجوالة نقل البيانات عبر الأقمار الصناعية MRO وOdyssey (والتي سنتحدث عنها لاحقًا) بتردد حوالي 400 ميغاهيرتز. يُفضل استخدام الأقمار الصناعية لنقل الإشارات نظرًا لوجودها في مجال رؤية محطات DSN لفترة أطول بكثير من المركبة الجوالة نفسها، حيث تجلس بمفردها على سطح المريخ. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأنهم أقرب كثيرًا إلى العربة الجوالة، فإن الأخيرة تحتاج إلى إنفاق طاقة أقل لنقل البيانات. يمكن أن تصل معدلات النقل إلى 256 كيلوبت في الثانية لـ Odyssey وما يصل إلى 2 ميجابت في الثانية لـ MRO. ب ياتمر معظم المعلومات القادمة من كيوريوسيتي عبر القمر الصناعي MRO. يقع هوائي UHF نفسه في الجزء الخلفي من العربة الجوالة، ويشبه أسطوانة رمادية.

يحتوي كيوريوسيتي أيضًا على HGA، والذي يمكنه استخدامه لتلقي الأوامر مباشرة من الأرض. هذا الهوائي متحرك (يمكن توجيهه نحو الأرض)، أي لاستخدامه، لا يتعين على العربة الجوالة تغيير موقعها، فقط أدر HGA في الاتجاه المطلوب، وهذا يسمح لك بتوفير الطاقة. تم تركيب HGA تقريبًا في المنتصف على الجانب الأيسر من العربة الجوالة، وهو عبارة عن مسدس يبلغ قطره حوالي 30 سم. يمكن لـ HGA نقل البيانات مباشرة إلى الأرض بمعدلات تبلغ حوالي 160 بت في الثانية على هوائيات 34 مترًا، أو ما يصل إلى 800 بت في الثانية على هوائيات 70 مترًا.

وأخيرًا، الهوائي الثالث هو ما يسمى بـ LGA.
يرسل ويستقبل الإشارات في أي اتجاه. تعمل LGA في النطاق X (7-8 جيجا هرتز). ومع ذلك، فإن قوة هذا الهوائي منخفضة جدًا، وسرعة الإرسال تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. ولهذا السبب، يتم استخدامه في المقام الأول لتلقي المعلومات بدلاً من نقلها.
في الصورة، LGA هو البرج الأبيض في المقدمة.
يظهر هوائي UHF في الخلفية.

ومن الجدير بالذكر أن المركبة تولد كمية هائلة من البيانات العلمية، وليس من الممكن دائمًا إرسالها كلها. يعطي خبراء ناسا الأولوية لما هو مهم: سيتم إرسال المعلومات ذات الأولوية القصوى أولاً، وستنتظر المعلومات ذات الأولوية الأقل نافذة الاتصال التالية. في بعض الأحيان، يجب حذف بعض البيانات الأقل أهمية تمامًا.

الأقمار الصناعية أوديسي وMRO

لذلك، اكتشفنا أنه عادة ما تحتاج إلى التواصل مع الفضول " متوسط"على شكل أحد الأقمار الصناعية. وهذا يجعل من الممكن زيادة الوقت الذي يكون فيه التواصل مع الفضول ممكنا على الإطلاق، وكذلك زيادة سرعة الإرسال، لأن هوائيات الأقمار الصناعية الأكثر قوة قادرة على نقل البيانات إلى الأرض بسرعة أعلى بكثير.

يحتوي كل قمر صناعي على نافذتي اتصال مع المركبة كل يوم مريخي. عادةً ما تكون هذه النوافذ قصيرة جدًا - بضع دقائق فقط. في حالات الطوارئ، يمكن لـ Curiosity أيضًا الاتصال بالقمر الصناعي Mars Express Orbiter التابع لوكالة الفضاء الأوروبية.

أوديسي المريخ


أوديسي المريخ
تم إطلاق القمر الصناعي Mars Odyssey عام 2001 وكان الهدف منه في الأصل دراسة بنية الكوكب والبحث عن المعادن. تبلغ أبعاد القمر الصناعي 2.2x2.6x1.7 متر وكتلة تزيد عن 700 كيلوغرام. ويتراوح ارتفاع مداره من 370 إلى 444 كيلومترا. تم استخدام هذا القمر الصناعي على نطاق واسع من قبل مركبات المريخ السابقة: تم بث حوالي 85 بالمائة من البيانات الواردة من Spirit و Opportunity من خلاله. يمكن لـ Odyssey التواصل مع Curiosity في نطاق UHF. من حيث الاتصالات، فهو يحتوي على هوائي HGA وMGA (هوائي متوسط ​​الكسب) وهوائي LGA وUHF. بشكل أساسي، يتم استخدام HGA، الذي يبلغ قطره 1.3 متر، لنقل البيانات إلى الأرض. يتم الإرسال على تردد 8406 ميجا هرتز، ويتم استقبال البيانات على تردد 7155 ميجا هرتز. الحجم الزاويشعاع حوالي درجتين.


موقع أداة القمر الصناعي

يتم إجراء الاتصالات مع المركبات الجوالة باستخدام هوائي UHF بترددات 437 ميجاهرتز (الإرسال) و401 ميجاهرتز (الاستقبال)؛ ويمكن أن يكون معدل تبادل البيانات 8 أو 32 أو 128 أو 256 كيلوبت في الثانية.

مركبة استطلاع المريخ


MRO

في عام 2006، انضم القمر الصناعي Odyssey إلى MRO - Mars Reconnaissance Orbiter، والذي يعد اليوم المحاور الرئيسي لـ Curiosity.
ومع ذلك، بالإضافة إلى عمل مشغل الاتصالات، يمتلك MRO نفسه ترسانة رائعة من الأدوات العلمية، والأكثر إثارة للاهتمام، أنه مجهز بكاميرا HiRISE، وهي في الأساس تلسكوب عاكس. يمكن لـ HiRISE، الذي يقع على ارتفاع 300 كيلومتر، التقاط صور بدقة تصل إلى 0.3 متر لكل بكسل (بالمقارنة، تتوفر عادةً صور الأقمار الصناعية للأرض بدقة تبلغ حوالي 0.5 متر لكل بكسل). يمكن لـ MRO أيضًا إنشاء أزواج استريو من الأسطح بدقة تصل إلى 0.25 متر. أوصي بشدة بمراجعة عدد قليل من الصور المتوفرة على الأقل، مثل . ما هي قيمة هذه الصورة لحفرة فيكتوريا، على سبيل المثال (قابلة للنقر، ويبلغ حجم النسخة الأصلية حوالي 5 ميغابايت):


أقترح على الأشخاص الأكثر انتباهاً العثور على المركبة الجوالة Opportunity في الصورة؛)

الإجابة (قابلة للنقر)

يرجى ملاحظة أن معظم الصور الملونة يتم التقاطها في نطاق ممتد، لذلك إذا صادفت صورة يكون فيها جزء من السطح ذو لون أزرق مخضر فاتح، فلا تتعجل في نظريات المؤامرة؛) ولكن يمكنك التأكد من أنه في حالات مختلفة الصور الفوتوغرافية لنفس السلالات سيكون لها نفس اللون. ومع ذلك، دعونا نعود إلى أنظمة الاتصالات.

تم تجهيز MRO بأربعة هوائيات، وهي نفس غرض هوائيات المركبة الفضائية - هوائي UHF، وهوائي HGA واثنين من أجهزة LGAs. يبلغ قطر الهوائي الرئيسي الذي يستخدمه القمر الصناعي -HGA- ثلاثة أمتار ويعمل في النطاق X. هذا هو ما يستخدم لنقل البيانات إلى الأرض. تم تجهيز HGA أيضًا بمضخم إشارة بقدرة 100 واط.


1 - HGA، 3 - UHF، 10 - LGA (يتم تركيب كلا LGAs مباشرة على HGA)

يتواصل كل من Curiosity وMRO باستخدام هوائي UHF، وتفتح نافذة الاتصال مرتين في كل يوم مريخي وتستمر حوالي 6-9 دقائق. يخصص MRO 5 غيغابايت يوميًا من البيانات الواردة من المركبات الجوالة ويخزنها حتى تصبح على مرمى البصر من إحدى محطات DSN على الأرض، وبعد ذلك ينقل البيانات إلى هناك. يتم نقل البيانات إلى العربة الجوالة وفقًا لنفس المبدأ. يتم تخصيص 30 ميجا بايت/اليوم المريخي لتخزين الأوامر التي يجب إرسالها إلى العربة الجوالة.

تقوم محطات DSN بإجراء MRO لمدة 16 ساعة يوميًا (الساعات الثماني المتبقية مع القمر الصناعي الجانب العكسيالمريخ، ولا يمكنه تبادل البيانات، لأنه مغلق من قبل الكوكب)، 10-11 منها ينقل البيانات إلى الأرض. عادةً، يعمل القمر الصناعي بهوائي DSN بطول 70 مترًا ثلاثة أيام في الأسبوع، ومرتين بهوائي 34 مترًا (للأسف، ليس من الواضح ما يفعله في اليومين المتبقيين، ولكن من غير المرجح أن يكون لديه أيام عطلة) ). يمكن أن تتراوح سرعة الإرسال من 0.5 إلى 4 ميغابت في الثانية، وهي تتناقص مع تحرك المريخ بعيدًا عن الأرض وتزداد مع اقتراب الكوكبين من بعضهما البعض. الآن (في وقت نشر المقال) تكون الأرض والمريخ في أقصى مسافة بينهما تقريبًا، لذا فإن سرعة الإرسال على الأرجح ليست عالية جدًا.

تدعي وكالة ناسا (توجد أداة خاصة على موقع القمر الصناعي) أنه أثناء تشغيله بالكامل، قام MRO بنقل أكثر من 187 تيرابايت (!) من البيانات إلى الأرض - وهذا أكثر من جميع الأجهزة التي تم إرسالها إلى الفضاء قبل دمجها.

خاتمة

لذلك، دعونا نلخص. عند إرسال أوامر التحكم إلى العربة الجوالة، يحدث ما يلي:
  • يرسل متخصصو JPL الأوامر إلى إحدى محطات DSN.
  • أثناء جلسة الاتصال مع أحد الأقمار الصناعية (على الأرجح، سيكون MRO)، تنقل محطة DSN إليها مجموعة من الأوامر.
  • يقوم القمر الصناعي بتخزين البيانات في الذاكرة الداخلية وينتظر نافذة الاتصال التالية مع العربة الجوالة.
  • عندما تكون المركبة في منطقة الوصول، يرسل القمر الصناعي أوامر التحكم إليها.

عند نقل البيانات من المركبة إلى الأرض، يحدث كل هذا بترتيب عكسي:

  • تقوم المركبة بتخزين بياناتها العلمية في الذاكرة الداخلية وتنتظر أقرب نافذة اتصال مع القمر الصناعي.
  • عندما يكون القمر الصناعي متاحًا، تنقل المركبة المعلومات إليه.
  • يستقبل القمر الصناعي البيانات ويخزنها في ذاكرته وينتظر توفر إحدى محطات DSN.
  • عندما تصبح محطة DSN متاحة، يرسل القمر الصناعي البيانات المستلمة إليها.
  • وأخيرًا، بعد استقبال الإشارة، تقوم محطة DSN بفك تشفيرها، وإرسال البيانات المستلمة إلى الأشخاص المقصودين بها.

آمل أن أتمكن من وصف عملية التواصل مع الفضول بشكل أو بآخر بإيجاز. كل هذه المعلومات (على إنجليزي; بالإضافة إلى كومة ضخمة من الإضافات، بما في ذلك، على سبيل المثال، تقارير فنية مفصلة للغاية حول مبادئ تشغيل كل من الأقمار الصناعية) متاحة على مواقع JPL المختلفة، فمن السهل جدًا العثور عليها إذا كنت تعرف ما الذي يثير اهتمامك بالضبط.

يرجى الإبلاغ عن أي أخطاء أو أخطاء مطبعية عبر PM!

يمكن للمستخدمين المسجلين فقط المشاركة في الاستطلاع. الرجاء تسجيل الدخول.

علوم

ناسا المريخ روفر فضولالذي يعمل بالفعل على المريخ أكثر من سنة ونصفتمكنا من تحقيق العديد من الاكتشافات، مما أدى إلى توسيع معرفتنا وأفكارنا حول الكوكب الأحمر، وخاصة فيما يتعلق به الماضي البعيد.

المريخ والأرض، كما اتضح فيما بعد، موجودان المراحل المبكرةوجود، كانت متشابهة تماما. بل كان هناك افتراض بأن الحياة نشأت أولاً على المريخ ثم جاءت إلى الأرض. ومع ذلك، هذه مجرد تخمينات. هناك أشياء كثيرة لا نعرفها على وجه اليقين، ولكن قريب جدانحن نقترب من الحل.

روفر الفضول

1) المريخ المبكركانت تسكنها الكائنات الحية، ربما لفترة طويلة

بعد مجموعة الباحثين الذين يعملون مع العربة الجوالة فضول، اكتشفوا أن الأنهار والجداول كانت تتدفق ذات يوم في حفرة غيل، وأفادوا بوجودها أيضًا كانت البحيرة بأكملها تتناثر. هذه بحيرة صغيرة ممدودة المياه العذبةربما كانت موجودة منذ حوالي 3.7 مليار سنة

هذه المياه موجودة على سطح الكوكب، مثل المياه الجوفيةالتي تعمقت عدة مئات من الأمتار، يحتوي على كل ما هو ضروري لظهور الحياة المجهرية.

كانت Gale Crater أكثر دفئًا ورطوبة وصالحة للسكن تقريبًا منذ 3.5 - 4 مليار سنة. عندها بدأت الكائنات الحية الأولى بالظهور على الأرض، بحسب العلماء.

هل كان المريخ موطنًا لمخلوقات بدائية خارج كوكب الأرض؟ روفر المريخ فضوللا يستطيع ولن يكون قادرا على العطاء إجابة دقيقة 100%هذا السؤال، لكن الاكتشافات التي توصل إليها تشير إلى أن احتمال وجود المريخ البدائيين مرتفع جدًا.

غيل كريتر

2) تدفقت المياه في أجزاء كثيرة من المريخ

حتى وقت قريب، لم يكن بإمكان العلماء حتى أن يتخيلوا أنه كانت هناك أماكن على سطح المريخ. الأنهار البرية والمسطحات المائية الكبيرةالماء السائل. أتاحت الملاحظات باستخدام الأقمار الصناعية التي تدور حول المريخ للباحثين تخمين ذلك. ومع ذلك، هو روفر فضولساعد في إثبات وجود الأنهار والبحيرات بالفعل.

وتظهر الصور التي التقطتها المركبة الفضائية على سطح الكوكب الأحمر الكثير الهياكل المتحجرةوهي آثار الأنهار والجداول والقنوات والدلتا والبحيرات التي كانت موجودة هنا ذات يوم.

أخبار المريخ روفر

3) الآثار الموجودة على المريخ مادة عضوية

البحث عن المكونات العضوية على أساس الكربون- أحد الأهداف الرئيسية لمهمة روفر المريخ فضولوهي المهمة التي سيواصل القيام بها. وعلى الرغم من استدعاء المختبر الكيميائي المصغر الموجود على متن الطائرة تحليل العينة في المريخ(SAM) قد اكتشف بالفعل ستة مكونات عضوية مختلفة، أصلهم لا يزال لغزا.

مختبر الكيمياء على متن مركبة تحليل العينات في مركبة المريخ

"ليس هناك شك في أن SAM اكتشف مواد عضوية، لكن لا يمكننا أن نقول على وجه اليقين أن هذه المكونات من أصل مريخي".- يقول الباحثون. هناك عدة احتمالات لمنشأ هذه المواد، على سبيل المثال، التسرب في فرن SAM المذيبات العضويةمن الأرض، وهي ضرورية لبعض التجارب الكيميائية.

ومع ذلك، فإن البحث عن المواد العضوية على المريخ قد تقدم بشكل كبير خلال العمل فضول. تحتوي كل مجموعة جديدة من التربة والرمال المريخية زيادة التركيزالمواد العضوية، أي أن العينات المختلفة من المواد المريخية تظهر نتائج مختلفة تمامًا. إذا تم العثور على المواد العضوية على سطح المريخ أصل أرضي، سيكون تركيزه أكثر أو أقل استقرارا.

SAM هو الجهاز الأكثر تعقيدًا وأهمية الذي تم تشغيله على كوكب آخر. وبطبيعة الحال، يستغرق الأمر بعض الوقت لفهمه ما هي أفضل طريقة للعمل معها؟.

المريخ روفر 2013

4) وجود إشعاعات ضارة على كوكب المريخ

المجرة الأشعة الكونيةوالإشعاع الشمسي يهاجم المريخ، وتكسر الجزيئات عالية الطاقة الروابط التي تربطه السماح للكائنات الحية بالبقاء على قيد الحياة. عندما اتصل جهاز الذي يقيس مستويات الإشعاع، أجرى القياسات الأولى على سطح الكوكب الأحمر، وكانت النتائج ببساطة مذهلة.

كاشف تقييم الإشعاع

الإشعاع المكتشف على المريخ هو ببساطة ضارة بالميكروباتوالتي يمكن أن تعيش على السطح وعلى عمق عدة أمتار تحت الأرض. علاوة على ذلك، فمن المرجح أن يتم ملاحظة هذا الإشعاع هنا خلال الفترة الأخيرة عدة ملايين من السنين.

ولاختبار ما إذا كانت أي كائنات حية قادرة على البقاء على قيد الحياة في مثل هذه الظروف، اتخذ العلماء بكتيريا أرضية كنموذج دينوكوكوس راديودورانس، والتي يمكن أن تصمد جرعات لا تصدق من الإشعاع. إذا كانت البكتيريا تحب د.راديودوران,ظهر في وقت كان فيه المريخ أكثر رطوبة و كوكب دافئوعندما لا يزال لديه غلاف جوي، فمن الناحية النظرية يمكنهم البقاء على قيد الحياة بعد فترة طويلة من السكون.

البكتيريا الحية Deinococcus radiodurans

2013 كيوريوسيتي روفر

5) يتداخل الإشعاع الصادر من المريخ مع المسار الطبيعي للتفاعلات الكيميائية

العلماء الذين يعملون مع مركبة المريخ فضولوأكد أنه نظرًا لحقيقة أن الإشعاع يتداخل مع المسار الطبيعي للتفاعلات الكيميائية على سطح المريخ، من الصعب اكتشاف المواد العضويةعلى سطحه.

استخدام طريقة الاضمحلال الإشعاعيوالذي يستخدمه أيضًا على الأرض علماء من معهد كاليفورنيا للتكنولوجياوجدت أن السطح في المنطقة جلينيلج (Gale Crater) تعرضت للإشعاع لمدة حوالي 80 مليون سنة.

هذا طريقة جديدةيمكن أن تساعد في العثور على أماكن على سطح الكوكب كانوا أقل تعرضا للإشعاعالتدخل في التفاعلات الكيميائية. قد تكون مثل هذه الأماكن في منطقة الصخور والحواف التي حفرتها الرياح. يمكن حجب الإشعاع في هذه المناطق بواسطة الصخور المتدلية من الأعلى. وإذا وجد الباحثون مثل هذه الأماكن، فسيبدأون بالحفر هناك.

آخر أخبار المريخ روفر

تأخير السفر

روفر المريخ فضولمباشرة بعد طلب الهبوط طريق خاص، والتي بموجبها يجب عليه توجيه مساره نحو شيء مثير للاهتمام علميا حزن شاربالارتفاع حوالي 5 كيلومترات، يقع في المركز غيل كريتر. المهمة جارية بالفعل أكثر من 480 يوما، وتحتاج العربة الجوالة إلى عدة أشهر أخرى للوصول إلى النقطة المطلوبة.

ما الذي أخر المركبة الفضائية؟ في الطريق إلى الجبل تم اكتشافه الكثير من المعلومات الهامة والمثيرة للاهتمام. في الوقت الحالي، يتجه كيوريوسيتي نحو جبل شارب بدون توقف تقريبًا، ويفتقد المواقع التي يحتمل أن تكون مثيرة للاهتمام.

بعد العثور على بيئة صالحة للسكن على كوكب المريخ وتحليلها، توصل الباحثون فضولسوف تستمر في العمل. عندما يصبح من الواضح أين تقع المناطق المحمية من الإشعاع، سيتم إعطاء المركبة الأمر بالحفر. في هذه الأثناء فضولالاقتراب من الهدف الأصلي - جبل شارب.

صورة من روفر


أخذ العينات


الصورة التقطتها المركبة أثناء عملها في منطقة روكنيست في أكتوبر ونوفمبر 2012


صورة ذاتية. الصورة عبارة عن مجموعة من عشرات الصور التي تم التقاطها باستخدام الكاميرا الموجودة في نهاية الذراع الآلية للمركبة. ويمكن رؤية جبل شارب من مسافة بعيدة


العينات الأولى من تربة المريخ التي أخذتها المركبة

من المرجح أن يكون الجسم اللامع الموجود في وسط الصورة جزءًا من سفينة انفصلت أثناء الهبوط

تتكون الصورة البانورامية المتوهجة على الشاشات من إطارات أرسلتها المركبة إلى الأرض. لا ينبغي أن تكون السماء الزرقاء خادعة: فهي على المريخ صفراء باهتة، لكن العين البشرية أكثر دراية بالظلال التي ينشئها الضوء المنتشر في الغلاف الجوي للأرض. لذلك، تتم معالجة الصور وعرضها بألوان غير طبيعية، مما يسمح لك بفحص كل حصاة بهدوء. "الجيولوجيا هي علم ميداني"، أوضح لنا سانجيف جوبتا، الأستاذ في إمبريال كوليدج لندن. - نحب أن نمشي على الأرض بمطرقة. اسكب القهوة من الترمس، وافحص النتائج واختر الأكثر إثارة للاهتمام للمختبر. لا توجد مختبرات أو ترمس على سطح المريخ، لكن الجيولوجيين أرسلوا زميلهم الإلكتروني كيوريوسيتي إلى هناك. لقد أثار الكوكب المجاور اهتمام البشرية لفترة طويلة، وكلما تعرفنا عليه أكثر، كلما ناقشنا الاستعمار المستقبلي، كلما زادت خطورة أسباب هذا الفضول.

ذات مرة، كانت الأرض والمريخ متشابهة للغاية. كان لدى كلا الكوكبين محيطات من الماء السائل، وعلى ما يبدو، مادة عضوية بسيطة للغاية. وعلى المريخ، كما هو الحال على الأرض، اندلعت البراكين، واندلع جو كثيف، ولكن في لحظة مؤسفة حدث خطأ ما. وقال جون جروتزنجر، أستاذ الجيولوجيا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، في مقابلة: "نحن نحاول أن نفهم كيف كان هذا المكان منذ مليارات السنين ولماذا تغير كثيرًا". "نعتقد أنه كان هناك ماء هناك، لكننا لا نعرف ما إذا كان يمكن أن يدعم الحياة". وإذا استطاعت فهل دعمت؟ إذا كان الأمر كذلك، فمن غير المعروف ما إذا كان هناك أي دليل قد بقي في الحجارة. وكان الأمر متروكًا لجيولوجي العربة الجوالة لمعرفة كل هذا.

يتم تصوير الفضول بانتظام وبعناية، مما يسمح بفحصه وتقييم حالته العامة. تتكون هذه "السيلفي" من صور تم التقاطها بكاميرا MAHLI. إنه موجود على مناور ثلاثي المفاصل، والذي، عند دمج الصور، تبين أنه غير مرئي تقريبا. لم يتم تضمين المثقاب الصدمي، ومغرفة لجمع العينات السائبة، ومنخل لغربلتها، وفرش معدنية لتنظيف الغبار من الحجارة في الإطار. كما أن كاميرا الماكرو MAHLI ومطياف الأشعة السينية APXS للتحليل غير مرئيين أيضًا التركيب الكيميائيعينات.

1. البطاريات الشمسية ليست كافية لأنظمة المركبة القوية، ويقوم مولد كهربائي حراري للنظائر المشعة (RTG) بتوفير الطاقة لها. 4.8 كجم من ثاني أكسيد البلوتونيوم 238 تحت الغلاف يوفر 2.5 كيلو وات في الساعة يوميًا. شفرات رادياتير التبريد مرئية. 2. ينتج الليزر الخاص بجهاز ChemCam نبضات تتراوح ما بين 50-75 نانو ثانية، والتي تعمل على تبخر الحجر على مسافة تصل إلى 7 أمتار وتسمح لك بتحليل طيف البلازما الناتجة لتحديد تركيبة الهدف. 3. يقوم زوج من كاميرات MastCam الملونة بالتصوير من خلال مرشحات الأشعة تحت الحمراء المختلفة. 4. تقوم محطة الأرصاد الجوية REMS بمراقبة مستويات الضغط والرياح ودرجة الحرارة والرطوبة والأشعة فوق البنفسجية. 5. مناور مع مجموعة من الأدوات والأدوات (غير مرئية). 6. SAM - كروماتوجرافيا الغاز ومطياف الكتلة ومطياف الليزر لتحديد تركيبة المواد المتطايرة في العينات المتبخرة وفي الغلاف الجوي. 7. يحدد CheMin التركيب والمعادن للعينات المسحوقة من نمط حيود الأشعة السينية. 8. بدأ كاشف الإشعاع RAD العمل في مدار أرضي منخفض وجمع البيانات طوال الرحلة إلى المريخ. 9. يتيح لك كاشف النيوترونات DAN اكتشاف الهيدروجين المرتبط بجزيئات الماء. هذا المساهمة الروسيةفي عمل مركبة المريخ. 10. غلاف هوائي للاتصال بالأقمار الصناعية Mars Reconnaissance Orbiter (حوالي 2 ميجابت/ثانية) وMars Odyssey (حوالي 200 ميجابت/ثانية). 11. هوائي للاتصال المباشر مع الأرض في النطاق X (0.5−32 كيلوبت/ثانية). 12. أثناء الهبوط، التقطت كاميرا MARDI صورًا فوتوغرافية ملونة عالية الدقة، مما يسمح بإلقاء نظرة تفصيلية على موقع الهبوط. 13. زوج من كاميرات الملاحة بالأبيض والأسود على اليمين واليسار لبناء نماذج ثلاثية الأبعاد للمنطقة المحيطة. 14. تتيح لك اللوحة التي تحتوي على عينات نظيفة التحقق من تشغيل المحللين الكيميائيين للمركبة الجوالة. 15. لقم الثقب الاحتياطية. 16. تُسكب العينات المحضرة من المغرفة في هذه الصينية للدراسة باستخدام كاميرا ماكرو MAHLI أو مطياف APXS. عجلات مقاس 17. 20 بوصة مع محركات مستقلة، على قضبان زنبركية من التيتانيوم. باستخدام المسارات التي خلفها التمويج، يمكنك تقييم خصائص التربة ومراقبة الحركة. يتضمن التصميم حروف رمز مورس - JPL.

بداية الرحلة الاستكشافية

المريخ الشرس هو هدف سيئ الحظ للملاحة الفضائية. منذ ستينيات القرن الماضي، تم إرسال ما يقرب من خمسين جهازًا إليها، تحطمت معظمها، وانطفأت، وفشلت في دخول المدار، واختفت إلى الأبد في الفضاء. ومع ذلك، فإن الجهود لم تذهب سدى، وتمت دراسة الكوكب ليس فقط من المدار، ولكن حتى بمساعدة العديد من المركبات الجوالة. في عام 1997، وصلت سوجورنر التي يبلغ وزنها 10 كيلوغرامات إلى المريخ. أصبح التوأم "الروح والفرصة" أساطير: واصل الثاني العمل البطولي لأكثر من 12 عامًا على التوالي. لكن كيوريوسيتي هي الأكثر إثارة للإعجاب من بينها جميعًا، فهي عبارة عن مختبر آلي كامل بحجم سيارة.

في 6 أغسطس 2012، أطلقت مركبة الهبوط كيوريوسيتي نظامًا من المظلات سمح لها بالتباطؤ في الغلاف الجوي الرقيق. عملت ثمانية المحركات النفاثةالكبح، وقام نظام من الكابلات بإنزال المركبة بعناية إلى قاع حفرة غيل. تم اختيار موقع الهبوط بعد الكثير من الجدل: وفقًا لسانجيف جوبتا، فقد تم العثور على جميع الظروف هنا لفهم ماضي المريخ الجيولوجي - المضطرب للغاية على ما يبدو - بشكل أفضل. أشارت المسوحات المدارية إلى وجود طين، يتطلب ظهوره وجود الماء، وتكون المادة العضوية فيه محفوظة بشكل جيد على الأرض. وعدت المنحدرات العالية لجبل شارب (الأيوليدات) بفرصة رؤية طبقات الصخور القديمة. بدا السطح المسطح إلى حد ما آمنًا. نجح Curiosity في الاتصال بالبرنامج وتحديثه. تم استبدال جزء من الكود المستخدم أثناء الرحلة والهبوط برمز جديد - من رائد فضاء، أصبحت المركبة الجوالة أخيرًا جيولوجيًا.


السنة الأولى: آثار الماء

وسرعان ما كان الجيولوجي يمد ساقيه بست عجلات من الألومنيوم، ويفحص العديد من الكاميرات ومعدات الاختبار. قام زملاؤه على الأرض بفحص نقطة الهبوط من جميع الجهات واختاروا الاتجاه. كان من المفترض أن تستغرق الرحلة إلى جبل شارب حوالي عام، وخلال هذا الوقت كان هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به. قناة الاتصال المباشرة مع الأرض ليست جيدة جدًا الإنتاجية، لكن المركبات المدارية في كل يوم مريخي تحلق فوق المركبة. تتم عمليات التبادل معها بشكل أسرع بآلاف المرات، مما يسمح بنقل مئات الميجابايت من البيانات يوميًا. ويقوم العلماء بتحليلها في مرصد البيانات، وينظرون إلى الصور الموجودة على شاشات الكمبيوتر، ويختارون المهام لليوم المريخي التالي أو عدة أيام مريخية في وقت واحد، ثم يرسلون الكود مرة أخرى إلى المريخ.

أثناء العمل عمليًا على كوكب آخر، يضطر الكثير منهم إلى العيش وفقًا لتقويم المريخ والتكيف مع يوم أطول قليلاً. اليوم بالنسبة لهم هو "solvra" (tosol)، وغدًا هو "solvtra" (solmorrow)، واليوم هو ببساطة sol. لذا، بعد مرور 40 يومًا مريخيًا، قدم سانجيف جوبتا عرضًا تقديميًا أعلن فيه: الفضول يتحرك على طول القناة النهر القديم. أشارت الحصى الحجرية الصغيرة المطحونة بالماء إلى وجود تيار يبلغ حوالي 1 م/ث وعمق "يصل إلى الكاحل أو الركبة". وفي وقت لاحق، تمت أيضًا معالجة البيانات من أداة DAN، التي تم إنتاجها لصالح كيوريوسيتي من قبل فريق إيغور ميتروفانوف من معهد أبحاث الفضاء التابع لأكاديمية العلوم الروسية. ومن خلال تسليط النيوترونات عبر التربة، أظهر الكاشف أن ما يصل إلى 4% من الماء لا يزال محتجزًا في العمق. وهذا بالطبع أكثر جفافًا حتى من أكثر صحاري الأرض جفافًا، لكن المريخ كان لا يزال مليئًا بالرطوبة في الماضي، ويمكن للمركبة الجوالة شطب هذا السؤال من قائمتها.


64 شاشة عالية الدقة تخلق بانوراما بزاوية 313 درجة: يسمح مرصد بيانات KPMG في إمبريال كوليدج لندن لعلماء الجيولوجيا بالسفر مباشرة إلى Gale Crater والعمل على المريخ بنفس الطريقة التي يعملون بها على الأرض. "أنظر عن كثب، هناك أيضًا آثار للمياه هنا: كانت البحيرة عميقة جدًا. "بالطبع، ليس مثل بايكال، ولكن عميقًا بما فيه الكفاية،" كان الوهم حقيقيًا جدًا لدرجة أنه بدا كما لو كان البروفيسور سانجيف جوبتا يقفز من حجر إلى حجر. قمنا بزيارة مرصد البيانات وتحدثنا مع أحد العلماء كجزء من فعاليات عام العلوم والتعليم بين المملكة المتحدة وروسيا 2017، الذي نظمه المجلس الثقافي البريطاني والسفارة البريطانية.

السنة الثانية: يصبح أكثر خطورة

احتفلت كيوريوسيتي بالذكرى السنوية الأولى لها على المريخ وقامت بتشغيل نغمة "عيد ميلاد سعيد لك"، مما أدى إلى تغيير تردد اهتزاز المغرفة على معالجها الثقيل الذي يبلغ طوله 2.1 متر. تقوم الذراع الآلية بغرف التربة الرخوة باستخدام مغرفة، ثم تقوم بتسويتها، ثم غربلتها، ثم صب بعض منها في أجهزة الاستقبال الخاصة بمحللاتها الكيميائية. يتيح لك المثقاب ذو اللقم المجوفة القابلة للاستبدال العمل مع الصخور الصلبة، ويمكن للمركبة الجوالة تحريك الرمل المرن مباشرة بعجلاتها، مما يكشف عن الطبقات الداخلية لأدواتها. كانت هذه التجارب هي التي جلبت قريبًا مفاجأة غير سارة إلى حد ما: تم العثور على ما يصل إلى 5٪ من بيركلورات الكالسيوم والمغنيسيوم في التربة المحلية.

وهذه المواد ليست سامة فحسب، بل إنها متفجرة أيضا، حتى أن بيركلورات الأمونيوم تستخدم كأساس لوقود الصواريخ الصلب. وقد تم بالفعل اكتشاف البيركلورات في موقع هبوط مسبار فينيكس، ولكن تبين الآن أن هذه الأملاح الموجودة على المريخ كانت ظاهرة عالمية. في الجو الجليدي الخالي من الأكسجين، تكون البيركلورات مستقرة وغير ضارة، وتركيزاتها ليست عالية جدًا. بالنسبة للمستعمرين المستقبليين، يمكن أن يكون البيركلورات مصدرًا مفيدًا للوقود وخطرًا صحيًا خطيرًا. لكن بالنسبة للجيولوجيين الذين يعملون مع كيوريوسيتي، فقد ينهون فرصهم في العثور على مادة عضوية. عند تحليل العينات، تقوم المركبة بتسخينها، وفي ظل هذه الظروف، تقوم البيركلورات بتحلل المركبات العضوية بسرعة. ويستمر التفاعل بعنف، مع الاحتراق والدخان، دون ترك أي آثار ملحوظة للمواد الأصلية.

السنة الثالثة : عند سفح

ومع ذلك، اكتشف كيوريوسيتي أيضًا مواد عضوية - تم الإعلان عن ذلك لاحقًا، بعد التغطية المجموععلى بعد 6.9 كم، وصلت المركبة الجيولوجية المريخية إلى سفح جبل شارب. قال جون جروتزينغر: "عندما تلقيت هذه البيانات، اعتقدت على الفور أن كل شيء يحتاج إلى فحص مزدوج". في الواقع، عندما كانت كيوريوسيتي تعمل على المريخ، اتضح أن بعض البكتيريا الأرضية - مثل Tersicoccus phoenicis - مقاومة لطرق تنظيف الغرف النظيفة. حتى أنه تم حساب أنه بحلول وقت الإطلاق كان من المفترض أن يكون هناك ما بين 20 إلى 40 ألف جراثيم مستقرة على المركبة الجوالة. ولا يمكن لأحد أن يضمن أن بعضهم لم يصل معه إلى جبل شارب.

لاختبار أجهزة الاستشعار، يوجد أيضًا كمية صغيرة من العينات النظيفة من المواد العضوية على متن السفينة في حاويات معدنية محكمة الغلق - هل يمكن القول على وجه اليقين المطلق أنها ظلت مغلقة؟ ومع ذلك، فإن الرسوم البيانية المقدمة في المؤتمر الصحفي في وكالة ناسا لم تثير أي شك: خلال عمله، سجل عالم الجيولوجيا المريخ عدة قفزات حادة - عشرة أضعاف - في محتوى الميثان في الغلاف الجوي. قد يكون لهذا الغاز أصل غير بيولوجي، ولكن الشيء الرئيسي هو أنه في وقت ما كان من الممكن أن يصبح مصدرًا للمواد العضوية الأكثر تعقيدًا. كما تم العثور على آثار لها، وخاصة الكلوروبنزين، في تربة المريخ.


السنوات الرابعة والخامسة: الأنهار الحية

بحلول هذا الوقت، كانت كيوريوسيتي قد حفرت بالفعل عشرات الثقوب، تاركة آثارًا مستديرة تمامًا يبلغ طولها 1.6 سم على طول طريقها، والتي ستحدد يومًا ما طريقًا سياحيًا مخصصًا لبعثتها. فشلت الآلية الكهرومغناطيسية التي أجبرت المثقاب على إجراء ما يصل إلى 1800 ضربة في الدقيقة للعمل مع أصعب الصخور. ومع ذلك، فإن النتوءات الطينية وبلورات الهيماتيت، وطبقات ساريات السيليكات والقنوات التي قطعتها المياه، كشفت عن صورة لا لبس فيها: كانت الحفرة ذات يوم بحيرة تنحدر إليها دلتا نهر متفرعة.

كشفت كاميرات كيوريوسيتي الآن عن منحدرات جبل شارب، والتي لم يترك مظهرها مجالًا كبيرًا للشك حول أصلها الرسوبي. طبقة بعد طبقة، وعلى مدى مئات الملايين من السنين، ارتفعت المياه وهبطت، لترسب الصخور وتتركها تتآكل في وسط الحفرة، حتى غادرت أخيرًا، فجمعت القمة بأكملها. وأوضح جون غروتزينغر: "في المكان الذي يقف فيه الجبل الآن، كانت هناك بركة مياه تمتلئ بالمياه من وقت لآخر". كانت البحيرة مقسمة إلى طبقات حسب الارتفاع: اختلفت الظروف في المياه الضحلة والعميقة من حيث درجة الحرارة والتكوين. ومن الناحية النظرية، يمكن أن يوفر هذا الظروف الملائمة لتطوير مجموعة متنوعة من التفاعلات وحتى الأشكال الميكروبية.


تتوافق الألوان الموجودة في النموذج ثلاثي الأبعاد لـ Gale Crater مع الارتفاع. وفي الوسط يوجد جبل إيوليس (أيوليس مونس، 01)، الذي يرتفع 5.5 كيلومتر فوق السهل الذي يحمل نفس الاسم (إيوليس بالوس، 02) في قاع الحفرة. تم تحديد موقع هبوط كيوريوسيتي (03)، وكذلك فرح فاليس (04) - وهي إحدى القنوات المفترضة للأنهار القديمة التي تتدفق إلى البحيرة المختفية الآن.

تستمر الرحلة

إن بعثة كيوريوسيتي لم تنته بعد، ويجب أن تكون طاقة المولد الموجود على متنها كافية لمدة 14 سنة أرضية من التشغيل. ظل الجيولوجي على الطريق لمدة 1,750 يومًا مريخيًا تقريبًا، حيث غطى أكثر من 16 كيلومترًا وتسلق المنحدر بمقدار 165 مترًا، وبقدر ما تستطيع أدواته رؤيته، لا تزال الآثار مرئية في الأعلى الصخور الرسوبية البحيرة القديمةولكن كيف تعرف أين تنتهي وإلى ماذا ستشير أيضًا؟ يواصل الروبوت الجيولوجي صعوده، ويختار سانجيف جوبتا وزملاؤه بالفعل مكانًا للهبوط في المكان التالي. على الرغم من وفاة مركبة الهبوط شياباريللي، دخلت الوحدة المدارية TGO المدار بأمان في العام الماضي، لتطلق المرحلة الأولى من برنامج ExoMars الأوروبي الروسي. وستكون المركبة الفضائية المريخية، المقرر إطلاقها في عام 2020، هي التالية.

سيكون هناك بالفعل جهازان روسيان فيه. يبلغ وزن الروبوت نفسه نصف وزن كيوريوسيتي تقريبًا، لكن مثقابه سيكون قادرًا على أخذ عينات من أعماق تصل إلى 2 متر، وسيتضمن مجمع أدوات باستور أدوات للبحث المباشر عن آثار الحياة الماضية - أو حتى المحفوظة - . "هل لديك رغبة عزيزة، اكتشاف تحلم به بشكل خاص؟" - سألنا البروفيسور جوبتا. أجاب العالم دون تردد: "بالطبع هناك: أحفورة". - ولكن هذا، بالطبع، من غير المرجح أن يحدث. لو كانت هناك حياة هناك، فإنها ستكون مجرد نوع من الميكروبات... ولكن، كما ترى، سيكون شيئًا لا يصدق.