Khung xe tò mò. Có gì bên trong tàu thám hiểm Curiosity

Vào ngày 6 tháng 8 năm 2012, tàu vũ trụ Curiosity đã hạ cánh xuống bề mặt Sao Hỏa. Trong 23 tháng tới, tàu thám hiểm sẽ nghiên cứu bề mặt hành tinh, thành phần khoáng vật và phổ bức xạ của nó, tìm kiếm dấu vết của sự sống, đồng thời đánh giá khả năng hạ cánh con người.

Chiến thuật nghiên cứu chính là tìm kiếm những tảng đá thú vị bằng máy ảnh độ phân giải cao. Nếu có xuất hiện, máy thám hiểm sẽ chiếu tia laser vào tảng đá đang nghiên cứu từ xa. Kết quả phân tích quang phổ xác định xem có cần thiết phải lấy ra một máy thao tác bằng kính hiển vi và máy quang phổ tia X hay không. Curiosity sau đó có thể trích xuất và nạp mẫu vào một trong 74 đĩa của phòng thí nghiệm nội bộ để phân tích thêm.

Với bộ body kit lớn và trọng lượng nhẹ bên ngoài, thiết bị này có khối lượng của một chiếc ô tô du lịch (900 kg) và nặng 340 kg trên bề mặt Sao Hỏa. Tất cả các thiết bị đều được cung cấp năng lượng từ năng lượng phân rã của plutonium-238 từ máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ của Boeing, có tuổi thọ sử dụng ít nhất 14 năm. TRÊN ngay bây giờ nó tạo ra 2,5 kWh năng lượng nhiệt và 125 W năng lượng điện; theo thời gian, sản lượng điện sẽ giảm xuống còn 100 W.

Có một số loại camera khác nhau được lắp đặt trên rover. Mast Camera là một hệ thống gồm hai camera không giống nhau với khả năng hiển thị màu bình thường, có thể chụp ảnh (bao gồm cả ảnh lập thể) với độ phân giải 1600x1200 pixel và tính năng mới dành cho máy thám hiểm sao Hỏa, ghi lại luồng video 720p được nén bằng phần cứng (1280x720). Để lưu trữ tài liệu thu được, hệ thống có 8 gigabyte bộ nhớ flash cho mỗi máy ảnh - đủ để lưu trữ vài nghìn bức ảnh và vài giờ quay video. Ảnh và video được xử lý mà không cần tải thiết bị điện tử điều khiển Curiosity. Mặc dù nhà sản xuất có cấu hình zoom nhưng các camera lại không có zoom vì không còn thời gian để thử nghiệm.


Minh họa hình ảnh từ MastCam. Những bức ảnh toàn cảnh đầy màu sắc về bề mặt Sao Hỏa có được bằng cách ghép nhiều hình ảnh lại với nhau. MastCam sẽ không chỉ được sử dụng để giúp công chúng giải trí về thời tiết của hành tinh đỏ mà còn hỗ trợ việc lấy và di chuyển mẫu.

Ngoài ra, cột buồm còn được gắn vào một phần của hệ thống ChemCam. Đây là máy quang phổ phát xạ tia lửa laser và thiết bị chụp ảnh hoạt động theo cặp: sau khi làm bay hơi một lượng nhỏ đá đang nghiên cứu, xung laser 5 nano giây sẽ phân tích phổ của bức xạ plasma thu được, từ đó sẽ xác định thành phần nguyên tố của vật mẫu. Không cần phải mở rộng bộ điều khiển.

Độ phân giải của thiết bị cao gấp 5-10 lần so với độ phân giải được lắp đặt trên các máy thám hiểm sao Hỏa trước đây. Từ khoảng cách 7 mét, ChemCam có thể xác định loại đá đang được nghiên cứu (ví dụ: núi lửa hoặc trầm tích), cấu trúc của đất và đá, theo dõi các nguyên tố chi phối, nhận biết băng và khoáng chất có phân tử nước trong cấu trúc tinh thể, đo dấu hiệu xói mòn trên đá và hỗ trợ trực quan trong việc khám phá đá bằng cánh tay robot.

Chi phí của ChemCam là 10 triệu USD (chưa đến nửa phần trăm toàn bộ chi phí của chuyến thám hiểm). Hệ thống này bao gồm một tia laser trên cột và ba máy quang phổ bên trong vỏ, bức xạ được cung cấp thông qua một ống dẫn ánh sáng sợi quang.

Máy chụp ảnh ống kính tay sao Hỏa được cài đặt trên bộ điều khiển của tàu thám hiểm, có khả năng chụp ảnh có kích thước 1600 × 1200 pixel, trên đó có thể nhìn thấy các chi tiết 12,5 micromet. Camera có đèn nền màu trắng để hoạt động cả ngày lẫn đêm. Chiếu tia cực tím là cần thiết để kích hoạt sự phát thải các khoáng chất cacbonat và evaporit, sự hiện diện của chúng cho thấy rằng nước đã tham gia vào quá trình hình thành bề mặt Sao Hỏa.

Với mục đích lập bản đồ, máy ảnh Mars Descent Imager (MARDI) đã được sử dụng, ghi lại hình ảnh 1600 × 1200 pixel trên 8 gigabyte bộ nhớ flash trong quá trình hạ thiết bị. Ngay khi còn cách mặt nước vài km, máy ảnh bắt đầu chụp năm bức ảnh màu mỗi giây. Dữ liệu thu được sẽ giúp tạo ra bản đồ về môi trường sống của Curiosity.

Ở hai bên của rover có hai cặp camera đen trắng với góc nhìn 120 độ. Hệ thống Hazcams được sử dụng khi thực hiện các thao tác và mở rộng bộ điều khiển. Cột buồm chứa hệ thống Navcam, bao gồm hai camera đen trắng với góc nhìn 45 độ. Các chương trình của tàu thám hiểm liên tục xây dựng bản đồ 3D hình nêm dựa trên dữ liệu từ các camera này, cho phép nó tránh va chạm với các chướng ngại vật bất ngờ. Một trong những hình ảnh đầu tiên từ Curiosity là hình ảnh từ camera Hazcam.

Một trạm giám sát đã được lắp đặt trên tàu thăm dò để đo điều kiện thời tiết. môi trường(Trạm giám sát môi trường Rover), đo áp suất, nhiệt độ khí quyển và bề mặt, tốc độ gió và bức xạ cực tím. REMS được bảo vệ khỏi bụi sao Hỏa.

  • ChemCam là một bộ công cụ để thực hiện phân tích hóa học từ xa đối với nhiều mẫu khác nhau. Công việc diễn ra như sau: tia laser bắn một loạt tia vào vật thể đang nghiên cứu. Sau đó, quang phổ ánh sáng phát ra từ đá bốc hơi sẽ được phân tích. ChemCam có thể nghiên cứu các vật thể ở khoảng cách lên tới 7 mét. Chi phí của thiết bị là khoảng 10 triệu đô la (chi vượt mức 1,5 triệu đô la). Ở chế độ bình thường, tia laser sẽ tự động lấy nét vào đối tượng.
  • MastCam: một hệ thống bao gồm hai camera và chứa nhiều bộ lọc quang phổ. Có thể chụp ảnh với màu sắc tự nhiên với kích thước 1600 × 1200 pixel. Video có độ phân giải 720p (1280 × 720) được quay với tốc độ tối đa 10 khung hình mỗi giây và được nén bằng phần cứng. Camera đầu tiên là Camera góc trung bình (MAC), có tiêu cự 34 mm và góc nhìn 15 độ, 1 pixel tương đương 22 cm ở khoảng cách 1 km.
  • Camera góc hẹp (NAC), có tiêu cự 100 mm, góc nhìn 5,1 độ, 1 pixel tương đương 7,4 cm ở khoảng cách 1 km. Mỗi máy ảnh có bộ nhớ flash 8GB, có thể lưu trữ hơn 5.500 ảnh thô; Có hỗ trợ nén JPEG và nén không mất dữ liệu. Các camera này có tính năng lấy nét tự động cho phép chúng lấy nét vào các vật thể từ 2,1m đến vô cực. Mặc dù nhà sản xuất có cấu hình zoom nhưng các camera lại không có zoom vì không còn thời gian để thử nghiệm. Mỗi camera đều có bộ lọc RGB Bayer tích hợp và 8 bộ lọc IR có thể chuyển đổi. So với camera toàn cảnh trên Spirit and Opportunity (MER) chụp ảnh đen trắng 1024 x 1024 pixel, MAC MastCam có độ phân giải góc cao hơn 1,25 lần và NAC MastCam có độ phân giải góc cao hơn 3,67 lần.
  • Máy chụp ảnh ống kính cầm tay sao Hỏa (MAHLI): Hệ thống này bao gồm một camera gắn trên cánh tay robot của tàu thăm dò và được sử dụng để chụp những hình ảnh hiển vi của đá và đất. MAHLI có thể chụp ảnh 1600 × 1200 pixel và độ phân giải lên tới 14,5 µm mỗi pixel. MAHLI có tiêu cự từ 18,3mm đến 21,3mm và góc nhìn từ 33,8 đến 38,5 độ. MAHLI có cả đèn LED trắng và đèn UV để hoạt động trong bóng tối hoặc sử dụng ánh sáng huỳnh quang. Chiếu tia cực tím là cần thiết để kích hoạt sự phát thải các khoáng chất cacbonat và evaporit, sự hiện diện của chúng cho thấy rằng nước đã tham gia vào quá trình hình thành bề mặt Sao Hỏa. MAHLI tập trung vào các vật thể nhỏ tới 1mm. Hệ thống có thể chụp nhiều ảnh với trọng tâm là xử lý hình ảnh. MAHLI có thể lưu ảnh thô mà không làm giảm chất lượng hoặc nén tệp JPEG.
  • Máy chụp ảnh gốc sao Hỏa MSL (MARDI): Trong quá trình xuống bề mặt Sao Hỏa, MARDI đã truyền hình ảnh màu 1600 × 1200 pixel với thời gian phơi sáng là 1,3 ms, máy ảnh bắt đầu chụp ở khoảng cách 3,7 km và kết thúc ở khoảng cách 3,7 km. Cách bề mặt sao Hỏa 5 mét, chụp ảnh màu với tần số 5 khung hình mỗi giây, quá trình chụp kéo dài khoảng 2 phút. 1 pixel tương đương 1,5 mét ở khoảng cách 2 km và 1,5 mm ở khoảng cách 2 mét, góc nhìn của camera là 90 độ. MARDI chứa bộ nhớ trong 8GB có thể lưu trữ hơn 4000 bức ảnh. Hình ảnh từ camera giúp quan sát được địa hình xung quanh bãi đáp. JunoCam, được chế tạo cho tàu vũ trụ Juno, dựa trên công nghệ MARDI.
  • Máy quang phổ tia X hạt alpha (APXS): Thiết bị này sẽ chiếu xạ các hạt alpha và so sánh quang phổ tia X để xác định thành phần nguyên tố của đá. APXS là một dạng Phát xạ tia X do hạt (PIXE), trước đây được sử dụng trong Mars Pathfinder và Mars Exploration Rovers. APXS được Cơ quan Vũ trụ Canada phát triển. MacDonald Dettwiler (MDA) - Công ty hàng không vũ trụ Canada chế tạo Canadaarm và RADARSAT chịu trách nhiệm thiết kế và xây dựng APXS. Nhóm phát triển APXS bao gồm các thành viên từ Đại học Guelph, Đại học New Brunswick, Đại học Western Ontario, NASA, Đại học California, San Diego và Đại học Cornell.
  • Thu thập và Xử lý để Phân tích Đá Sao Hỏa tại chỗ (CHIMRA): CHIMRA là một chiếc xô 4x7 cm dùng để xúc đất. Trong các khoang bên trong của CHIMRA, nó được sàng lọc qua một sàng có lỗ 150 micron, được hỗ trợ bởi hoạt động của cơ chế rung, phần dư thừa được loại bỏ và phần tiếp theo được gửi đi sàng lọc. Tổng cộng có ba giai đoạn lấy mẫu từ xô và sàng đất. Kết quả là, một ít bột thuộc phần cần thiết còn lại, được gửi đến thùng chứa đất trên thân máy, và phần dư thừa sẽ bị vứt đi. Kết quả là toàn bộ gầu sẽ nhận được một lớp đất dày 1 mm để phân tích. Bột đã chuẩn bị được nghiên cứu bằng thiết bị CheMin và SAM.
  • CheMin: Chemin kiểm tra thành phần hóa học và khoáng vật học bằng cách sử dụng huỳnh quang tia X và nhiễu xạ tia X. CheMin là một trong bốn máy quang phổ. CheMin cho phép bạn xác định sự phong phú của khoáng sản trên sao Hỏa. Thiết bị này được phát triển bởi David Blake tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA và Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA. Rover sẽ khoan đá, và bột thu được sẽ được thu thập bằng công cụ. Khi đó tia X sẽ hướng vào bột, cấu trúc tinh thể bên trong của khoáng chất sẽ được phản ánh dưới dạng nhiễu xạ của tia. Nhiễu xạ tia X khác nhau đối với các khoáng chất khác nhau, vì vậy kiểu nhiễu xạ sẽ cho phép các nhà khoa học xác định cấu trúc của chất này. Thông tin về độ sáng của các nguyên tử và kiểu nhiễu xạ sẽ được ghi lại bằng ma trận E2V CCD-224 được chuẩn bị đặc biệt có kích thước 600x600 pixel. Curiosity có 27 ô để phân tích mẫu; sau khi nghiên cứu một mẫu, ô này có thể được sử dụng lại nhưng kết quả phân tích được thực hiện trên đó sẽ kém chính xác do bị nhiễm bẩn từ mẫu trước đó. Như vậy, chiếc rover chỉ có 27 lần thử để nghiên cứu đầy đủ các mẫu. 5 ô kín khác lưu trữ các mẫu từ Trái đất. Chúng cần thiết để kiểm tra hiệu suất của thiết bị trong điều kiện sao Hỏa. Thiết bị cần nhiệt độ −60 độ C để hoạt động, nếu không thiết bị DAN sẽ gây nhiễu.
  • Phân tích mẫu trên sao Hỏa (SAM): Bộ thiết bị SAM sẽ phân tích các mẫu rắn, chất hữu cơ và thành phần khí quyển. Công cụ này được phát triển bởi: Trung tâm bay không gian Goddard, Phòng thí nghiệm liên trường đại học, CNRS và Honeybee Robotics của Pháp cùng với nhiều đối tác khác.
  • Máy dò đánh giá bức xạ (RAD): Thiết bị này thu thập dữ liệu để ước tính mức độ bức xạ nền sẽ ảnh hưởng đến những người tham gia chuyến thám hiểm tới Sao Hỏa trong tương lai. Thiết bị này được lắp đặt gần như ngay trong “trái tim” của tàu thám hiểm, từ đó mô phỏng một phi hành gia bên trong tàu vũ trụ. RAD là thiết bị khoa học đầu tiên được bật MSL khi vẫn ở trên quỹ đạo Trái đất và ghi lại bức xạ nền bên trong thiết bị - và sau đó bên trong máy thám hiểm trong quá trình hoạt động trên bề mặt Sao Hỏa. Nó thu thập dữ liệu về cường độ của hai loại bức xạ: tia thiên hà năng lượng cao và các hạt phát ra từ Mặt trời. RAD được phát triển ở Đức bởi Southwest viện nghiên cứu(SwRI) về vật lý ngoài trái đất tại nhóm Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, với sự hỗ trợ tài chính từ Ban Giám đốc Sứ mệnh Hệ thống Thám hiểm tại Trụ sở NASA và Đức.
  • Albedo động của neutron (DAN): Albedo động của neutron (DAN) được sử dụng để phát hiện hydro, băng nước gần bề mặt Sao Hỏa, do Cơ quan Vũ trụ Liên bang (Roscosmos) cung cấp. Đây là sự phát triển chung của Viện nghiên cứu tự động hóa được đặt theo tên. N.L. Dukhov tại Rosatom (máy tạo xung neutron), Viện Nghiên cứu Vũ trụ của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (đơn vị phát hiện) và Viện Nghiên cứu Hạt nhân (hiệu chuẩn). Chi phí phát triển thiết bị là khoảng 100 triệu rúp. Ảnh của thiết bị. Thiết bị bao gồm một nguồn neutron xung và một máy thu bức xạ neutron. Máy phát phát ra các xung neutron ngắn, mạnh về phía bề mặt sao Hỏa. Thời lượng xung khoảng 1 μs, công suất từ ​​thông lên tới 10 triệu neutron với năng lượng 14 MeV mỗi xung. Các hạt xâm nhập vào đất của Sao Hỏa ở độ sâu 1 m, tại đó chúng tương tác với lõi của các thành phần tạo thành đá chính, do đó chúng di chuyển chậm lại và bị hấp thụ một phần. Phần neutron còn lại được phản xạ và ghi lại bởi máy thu. Có thể thực hiện các phép đo chính xác ở độ sâu 50-70 cm. Ngoài việc khảo sát chủ động bề mặt Hành tinh Đỏ, thiết bị còn có khả năng giám sát phông bức xạ tự nhiên của bề mặt (khảo sát thụ động).
  • Trạm quan trắc môi trường Rover (REMS): Bộ thiết bị khí tượng và cảm biến tia cực tím do Bộ Giáo dục và Khoa học Tây Ban Nha cung cấp. Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Javier Gómez-Elvira, thuộc Trung tâm Sinh vật học vũ trụ (Madrid) bao gồm Viện Khí tượng Phần Lan làm đối tác. Họ lắp đặt nó trên cột camera để đo áp suất khí quyển, độ ẩm, hướng gió, nhiệt độ không khí và mặt đất cũng như bức xạ tia cực tím. Tất cả các cảm biến đều được đặt ở ba phần: hai cánh tay gắn vào máy thám hiểm, Cột viễn thám (RSM), Cảm biến tia cực tím (UVS) nằm trên cột trên cùng của máy thám hiểm và Bộ điều khiển thiết bị (ICU) bên trong thân máy. REMS sẽ cung cấp những hiểu biết mới về trạng thái thủy văn địa phương, tác động tàn phá của bức xạ cực tím và sự sống dưới lòng đất.
  • Thiết bị hạ cánh và hạ cánh MSL (MEDLI): Mục đích chính của MEDLI là nghiên cứu môi trường khí quyển. Sau khi chiếc xe lao xuống cùng với chiếc rover giảm tốc độ trong các lớp khí quyển dày đặc, tấm chắn nhiệt tách ra - trong giai đoạn này, dữ liệu cần thiết về bầu khí quyển sao Hỏa. Dữ liệu này sẽ được sử dụng trong các sứ mệnh trong tương lai, giúp xác định các thông số khí quyển. Chúng cũng có thể được sử dụng để thay đổi thiết kế của tàu đổ bộ trong các sứ mệnh tới Sao Hỏa trong tương lai. MEDLI bao gồm ba thiết bị chính: Phích cắm cảm biến tích hợp MEDLI (MISP), Hệ thống dữ liệu khí quyển xâm nhập sao Hỏa (MEADS) và Điện tử hỗ trợ cảm biến (SSE).
  • Camera tránh nguy hiểm (Hazcam): Xe rover có hai cặp camera dẫn đường màu đen và trắng nằm ở hai bên xe. Chúng được sử dụng để tránh nguy hiểm khi xe đang di chuyển và hướng người điều khiển vào đá và đất một cách an toàn. Các camera chụp ảnh 3D (trường nhìn của mỗi camera là 120 độ) và tạo bản đồ khu vực phía trước rover. Các bản đồ được biên soạn cho phép máy thám hiểm tránh va chạm vô tình và được phần mềm của thiết bị sử dụng để chọn đường đi cần thiết để vượt qua chướng ngại vật.
  • Camera điều hướng (Navcam): Để điều hướng, rover sử dụng một cặp camera đen trắng được gắn trên cột buồm để theo dõi chuyển động của rover. Các camera có góc nhìn 45 độ và chụp ảnh 3D. Độ phân giải của chúng cho phép bạn nhìn thấy một vật thể có kích thước 2 cm từ khoảng cách 25 mét.

Vậy làm thế nào bạn có thể liên lạc với một chiếc rover trên sao Hỏa? Hãy nghĩ về điều này - ngay cả khi Sao Hỏa ở khoảng cách ngắn nhất với Trái đất, tín hiệu vẫn cần truyền đi 55 triệu km! Đây thực sự là một khoảng cách rất lớn. Nhưng làm thế nào một chiếc tàu thăm dò nhỏ, đơn độc có thể truyền được dữ liệu khoa học và những hình ảnh đầy màu sắc đẹp đẽ cho đến nay với số lượng như vậy? Ở lần xấp xỉ đầu tiên, nó trông giống như thế này (tôi thực sự đã cố gắng rất nhiều):

Vì vậy, trong quá trình truyền thông tin thường có sự tham gia của ba “nhân vật” quan trọng - một trong những trung tâm liên lạc không gian trên Trái đất, một trong những vệ tinh nhân tạo của Sao Hỏa và trên thực tế là chính tàu thám hiểm. Hãy bắt đầu với bà già Trái đất và nói về các trung tâm liên lạc không gian DSN (Mạng không gian sâu).

Trạm liên lạc không gian

bất kỳ sứ mệnh không gian NASA được thiết kế để đảm bảo rằng việc liên lạc với tàu vũ trụ có thể thực hiện được 24 giờ một ngày (hoặc ít nhất là bất cứ khi nào có thể) về nguyên tắc). Bởi vì như chúng ta đã biết, Trái đất quay khá nhanh quanh trục riêng, để đảm bảo tính liên tục của tín hiệu, cần có một số điểm để nhận/truyền dữ liệu. Đây chính xác là những điểm mà trạm DSN hướng tới. Chúng nằm trên ba lục địa và cách nhau khoảng 120 độ kinh độ, điều này cho phép chúng chồng lên nhau một phần vùng phủ sóng của nhau và nhờ đó, “hướng dẫn” tàu vũ trụ 24 giờ một ngày. Để làm được điều này, khi một tàu vũ trụ rời khỏi vùng phủ sóng của một trong các trạm, tín hiệu của nó sẽ được truyền sang một trạm khác.

Một trong những khu phức hợp DSN được đặt tại Hoa Kỳ (khu phức hợp Goldstone), khu thứ hai ở Tây Ban Nha (cách Madrid khoảng 60 km) và khu thứ ba ở Úc (cách Canberra khoảng 40 km).

Mỗi tổ hợp này đều có bộ ăng-ten riêng, nhưng về chức năng thì cả ba trung tâm đều gần như nhau. Bản thân các ăng-ten được gọi là DSS (Trạm vũ trụ sâu) và có cách đánh số riêng - ăng-ten ở Hoa Kỳ được đánh số 1X-2X, ăng-ten ở Úc - 3X-4X và ở Tây Ban Nha - 5X-6X. Vì vậy, nếu bạn nghe thấy “DSS53” ở đâu đó, bạn có thể chắc chắn rằng chúng ta đang nói về một trong những ăng-ten của Tây Ban Nha.

Khu phức hợp ở Canberra thường được sử dụng để liên lạc với các tàu thám hiểm sao Hỏa, vì vậy hãy nói về nó chi tiết hơn một chút.

Khu phức hợp có trang web riêng, nơi bạn có thể tìm thấy khá nhiều thông tin thú vị. Ví dụ, rất sớm thôi - ngày 13 tháng 4 năm nay - ăng-ten DSS43 sẽ tròn 40 tuổi.

Tổng cộng, trạm Canberra hiện có ba ăng-ten đang hoạt động: DSS-34 (đường kính 34 mét), DSS-43 (70 mét ấn tượng) và DSS-45 (lại 34 mét). Tất nhiên, qua nhiều năm hoạt động của trung tâm, các ăng-ten khác đã được sử dụng, nhiều lý do khác nhauđã bị ngừng hoạt động. Ví dụ, ăng-ten đầu tiên, DSS42, đã ngừng hoạt động vào tháng 12 năm 2000 và DSS33 (đường kính 11 mét) đã ngừng hoạt động vào tháng 2 năm 2002, sau đó nó được vận chuyển đến Na Uy vào năm 2009 để tiếp tục hoạt động như một công cụ nghiên cứu khí quyển. .

Ăng-ten hoạt động đầu tiên được đề cập, DSS34, được xây dựng vào năm 1997 và trở thành đại diện đầu tiên cho thế hệ mới của các thiết bị này. Điểm đặc biệt của nó là thiết bị thu/truyền và xử lý tín hiệu không được đặt trực tiếp trên đĩa mà ở phòng bên dưới. Điều này làm cho đĩa nhẹ hơn đáng kể và cũng giúp có thể bảo trì thiết bị mà không cần dừng hoạt động của ăng-ten. DSS34 là một ăng-ten phản xạ, sơ đồ hoạt động của nó trông như thế này:

Như bạn có thể thấy, dưới ăng-ten có một căn phòng trong đó mọi quá trình xử lý tín hiệu nhận được đều được thực hiện. Đối với ăng-ten thật thì căn phòng này nằm dưới lòng đất nên bạn sẽ không nhìn thấy trong ảnh.


DSS34, có thể nhấp được

Phát tin:

  • Băng tần X (7145-7190 MHz)
  • Băng tần S (2025-2120 MHz)
Thu nhận:
  • Băng tần X (8400-8500 MHz)
  • Băng tần S (2200-2300 MHz)
  • Băng tần Ka (31,8-32,3 GHz)
Độ chính xác định vị: Tốc độ quay:
  • 2,0°/giây
Sức cản của gió:
  • Gió liên tục 72km/h
  • Gió giật +88km/h

DSS43(sắp kỷ niệm ngày thành lập) là một ví dụ cũ hơn nhiều, được xây dựng vào năm 1969-1973 và được hiện đại hóa vào năm 1987. DSS43 là ăng-ten parabol di động lớn nhất trong bán cầu nam của hành tinh chúng ta. Cấu trúc khổng lồ nặng hơn 3.000 tấn này quay trên một màng dầu dày khoảng 0,17 mm. Bề mặt của đĩa bao gồm 1272 tấm nhôm, có diện tích 4180 mét vuông.

DSS43, có thể nhấp được

một số đặc tính kỹ thuật

Phát tin:

  • Băng tần X (7145-7190 MHz)
  • Băng tần S (2025-2120 MHz)
Thu nhận:
  • Băng tần X (8400-8500 MHz)
  • Băng tần S (2200-2300 MHz)
  • Băng tần L (1626-1708 MHz)
  • Băng tần K (12,5 GHz)
  • Băng tần Ku (18-26 GHz)
Độ chính xác định vị:
  • trong khoảng 0,005° (độ chính xác của việc trỏ tới điểm bầu trời)
  • trong vòng 0,25mm (độ chính xác chuyển động của chính ăng-ten)
Tốc độ quay:
  • 0,25°/giây
Sức cản của gió:
  • Gió liên tục 72km/h
  • Gió giật +88km/h
  • Tốc độ ước tính tối đa - 160 km/h

DSS45. Ăng-ten này được hoàn thành vào năm 1986 và ban đầu được thiết kế để liên lạc với Du hành 2, tàu nghiên cứu Sao Thiên Vương. Nó quay trên một đế tròn có đường kính 19,6 mét, sử dụng 4 bánh, trong đó có hai bánh dẫn động.

DSS45, có thể nhấp được

một số đặc tính kỹ thuật

Phát tin:

  • Băng tần X (7145-7190 MHz)
Thu nhận:
  • Băng tần X (8400-8500 MHz)
  • Băng tần S (2200-2300 MHz)
Độ chính xác định vị:
  • trong khoảng 0,015° (độ chính xác của việc trỏ tới điểm bầu trời)
  • trong vòng 0,25mm (độ chính xác chuyển động của chính ăng-ten)
Tốc độ quay:
  • 0,8°/giây
Sức cản của gió:
  • Gió liên tục 72km/h
  • Gió giật +88km/h
  • Tốc độ ước tính tối đa - 160 km/h

Nếu chúng ta nói về trạm liên lạc không gian nói chung, thì chúng ta có thể phân biệt bốn nhiệm vụ chính mà nó phải thực hiện:
Đo từ xa- nhận, giải mã và xử lý dữ liệu đo từ xa đến từ tàu vũ trụ. Thông thường, dữ liệu này bao gồm thông tin khoa học và kỹ thuật được truyền qua liên kết vô tuyến. Hệ thống đo từ xa nhận dữ liệu, theo dõi các thay đổi và sự tuân thủ tiêu chuẩn của dữ liệu, đồng thời truyền dữ liệu đó đến các hệ thống xác nhận hoặc trung tâm khoa học xử lý dữ liệu đó.
Theo dõi- hệ thống theo dõi phải cung cấp khả năng liên lạc hai chiều giữa Trái đất và tàu vũ trụ, đồng thời thực hiện các tính toán về vị trí và vectơ vận tốc của nó để định vị chính xác vệ tinh.
Điều khiển- mang đến cho các chuyên gia cơ hội truyền lệnh điều khiển đến tàu vũ trụ.
Giám sát và kiểm soát- cho phép bạn kiểm soát và quản lý các hệ thống của DSN

Điều đáng chú ý là trạm Australia hiện đang phục vụ khoảng 45 tàu vũ trụ nên lịch trình hoạt động của nó được quy định rõ ràng và bạn có thể nhận được thêm thời gian không dễ dàng như vậy. Mỗi ăng-ten cũng có khả năng kỹ thuật để phục vụ đồng thời hai thiết bị khác nhau.

Vì vậy, dữ liệu cần được truyền đến máy điều khiển sẽ được gửi đến trạm DSN, từ đó nó được gửi trong thời gian ngắn (từ 5 đến 20 phút) du hành vũ trụ tới Hành tinh Đỏ. Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang rover. Anh ta có phương tiện liên lạc gì?

Tò mò

Curiosity được trang bị ba ăng-ten, mỗi ăng-ten có thể được sử dụng để nhận và truyền thông tin. Đó là ăng-ten UHF, LGA và HGA. Tất cả chúng đều nằm ở “mặt sau” của rover, ở những nơi khác nhau.


HGA - Anten có độ lợi cao
MGA - Ăng-ten có độ lợi trung bình
LGA - Anten có độ lợi thấp
UHF - Tần Số Siêu Cao
Vì các chữ viết tắt HGA, MGA và LGA đã có từ ăng-ten trong đó nên tôi sẽ không gán lại từ này cho chúng, không giống như từ viết tắt UHF.


Chúng tôi quan tâm đến RUHF, RLGA và Anten có độ lợi cao

Ăng-ten UHF được sử dụng phổ biến nhất. Với sự trợ giúp của nó, máy thám hiểm có thể truyền dữ liệu qua các vệ tinh MRO và Odyssey (mà chúng ta sẽ nói sau) ở tần số khoảng 400 megahertz. Việc sử dụng các vệ tinh để truyền tín hiệu được ưu tiên hơn do chúng nằm trong tầm quan sát của các trạm DSN lâu hơn nhiều so với chính tàu thám hiểm, nằm một mình trên bề mặt Sao Hỏa. Ngoài ra, vì chúng ở gần máy thám hiểm hơn nhiều nên tàu thăm dò cần tiêu tốn ít năng lượng hơn để truyền dữ liệu. Tốc độ truyền có thể đạt 256kbps cho Odyssey và lên tới 2Mbps cho MRO. B Ô Hầu hết thông tin đến từ Curiosity đều truyền qua vệ tinh MRO. Bản thân ăng-ten UHF được đặt ở phía sau máy thám hiểm và trông giống như một hình trụ màu xám.

Curiosity cũng có HGA, nó có thể sử dụng để nhận lệnh trực tiếp từ Trái đất. Ăng-ten này có thể di chuyển được (có thể hướng về Trái đất), nghĩa là để sử dụng nó, máy thám hiểm không phải thay đổi vị trí, chỉ cần xoay HGA theo hướng mong muốn và điều này cho phép bạn tiết kiệm năng lượng. HGA được gắn ở khoảng giữa phía bên trái của máy thám hiểm và là một hình lục giác có đường kính khoảng 30 cm. HGA có thể truyền dữ liệu trực tiếp về Trái đất với tốc độ khoảng 160 bps trên ăng-ten 34 mét hoặc lên tới 800 bps trên ăng-ten 70 mét.

Cuối cùng, ăng-ten thứ ba được gọi là LGA.
Nó gửi và nhận tín hiệu theo bất kỳ hướng nào. LGA hoạt động ở băng tần X (7-8 GHz). Tuy nhiên, công suất của ăng-ten này khá thấp và tốc độ truyền dẫn còn nhiều điều chưa được mong đợi. Bởi vì điều này, nó chủ yếu được sử dụng để nhận thông tin hơn là truyền tải nó.
Trong ảnh, LGA là tháp pháo màu trắng ở phía trước.
Một ăng-ten UHF có thể nhìn thấy ở phía sau.

Điều đáng chú ý là tàu thám hiểm tạo ra một lượng lớn dữ liệu khoa học và không phải lúc nào cũng có thể gửi tất cả dữ liệu đó. Các chuyên gia của NASA ưu tiên những gì quan trọng: thông tin có mức ưu tiên cao nhất sẽ được truyền trước và thông tin có mức ưu tiên thấp hơn sẽ đợi ở cửa sổ liên lạc tiếp theo. Đôi khi một số dữ liệu ít quan trọng nhất phải bị xóa hoàn toàn.

Vệ tinh Odyssey và MRO

Vì vậy, chúng tôi phát hiện ra rằng thông thường bạn cần phải giao tiếp với Curiosity " trung cấp"dưới dạng một trong các vệ tinh. Điều này giúp có thể tăng thời gian liên lạc với Curiosity và cũng để tăng tốc độ truyền vì ăng-ten vệ tinh mạnh hơn có thể truyền dữ liệu đến Trái đất với tốc độ cao hơn nhiều.

Mỗi vệ tinh có hai cửa sổ liên lạc với rover mỗi sol. Thông thường các cửa sổ này khá ngắn - chỉ vài phút. Trong trường hợp khẩn cấp, Curiosity cũng có thể liên lạc với vệ tinh Mars Express Orbiter của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.

Sao Hỏa Odyssey


Sao Hỏa Odyssey
Vệ tinh Mars Odyssey được phóng vào năm 2001 và ban đầu nhằm mục đích nghiên cứu cấu trúc của hành tinh và tìm kiếm khoáng sản. Vệ tinh có kích thước 2,2x2,6x1,7 mét và khối lượng hơn 700 kg. Độ cao quỹ đạo của nó dao động từ 370 đến 444 km. Vệ tinh này đã được sử dụng rộng rãi bởi các tàu thăm dò sao Hỏa trước đây: khoảng 85% dữ liệu nhận được từ Spirit và Opportunity đã được phát qua nó. Odyssey có thể giao tiếp với Curiosity trong phạm vi UHF. Về mặt liên lạc, nó có ăng-ten HGA, MGA (ăng-ten khuếch đại trung bình), ăng-ten LGA và UHF. Về cơ bản, HGA có đường kính 1,3 mét được dùng để truyền dữ liệu về Trái đất. Việc truyền được thực hiện ở tần số 8406 MHz và việc nhận dữ liệu được thực hiện ở tần số 7155 MHz. Kích thước góc chùm tia là khoảng hai độ.


Vị trí thiết bị vệ tinh

Việc liên lạc với máy điều khiển được thực hiện bằng ăng-ten UHF ở tần số 437 MHz (truyền) và 401 MHz (thu); tốc độ trao đổi dữ liệu có thể là 8, 32, 128 hoặc 256 kbps.

Tàu quỹ đạo trinh sát sao Hỏa


MRO

Năm 2006, vệ tinh Odyssey có sự tham gia của MRO - Tàu quỹ đạo trinh sát sao Hỏa, ngày nay là người đối thoại chính của Curiosity.
Tuy nhiên, ngoài công việc của một nhà điều hành truyền thông, bản thân MRO còn có một kho công cụ khoa học ấn tượng và thú vị nhất là được trang bị camera HiRISE, về cơ bản là một kính thiên văn phản xạ. Nằm ở độ cao 300 km, HiRISE có thể chụp ảnh với độ phân giải lên tới 0,3 mét/pixel (so sánh, ảnh vệ tinh về Trái đất thường có độ phân giải khoảng 0,5 mét/pixel). MRO cũng có thể tạo ra các cặp bề mặt âm thanh nổi chính xác đến mức đáng kinh ngạc là 0,25 mét. Tôi thực sự khuyên bạn nên xem ít nhất một vài hình ảnh có sẵn, chẳng hạn như . Ví dụ, nó có giá trị bao nhiêu, hình ảnh về miệng núi lửa Victoria này (có thể nhấp vào, bản gốc có dung lượng khoảng 5 megabyte):


Tôi đề nghị những người chú ý nhất hãy tìm chiếc xe thăm dò Cơ hội trong ảnh;)

câu trả lời (có thể nhấp)

Xin lưu ý rằng hầu hết các bức ảnh màu được chụp trong một phạm vi rộng, vì vậy nếu bạn bắt gặp một bức ảnh có phần bề mặt có màu xanh lam sáng, đừng vội tin vào các thuyết âm mưu;) Nhưng bạn có thể chắc chắn rằng ở các góc độ khác nhau những bức ảnh giống nhau sẽ có cùng màu sắc. Tuy nhiên, hãy quay trở lại hệ thống thông tin liên lạc.

MRO được trang bị bốn ăng-ten có mục đích tương tự như ăng-ten của máy thám hiểm - một ăng-ten UHF, một HGA và hai LGA. Ăng-ten chính được vệ tinh sử dụng - HGA - có đường kính 3 mét và hoạt động ở băng tần X. Đây là những gì được sử dụng để truyền dữ liệu về Trái đất. HGA cũng được trang bị bộ khuếch đại tín hiệu 100 watt.


1 - HGA, 3 - UHF, 10 - LGA (cả hai LGA đều được gắn trực tiếp trên HGA)

Curiosity và MRO giao tiếp bằng ăng-ten UHF, cửa sổ liên lạc mở hai lần mỗi sol và kéo dài khoảng 6-9 phút. MRO phân bổ 5GB dữ liệu mỗi ngày nhận được từ máy thám hiểm và lưu trữ nó cho đến khi nó nằm trong tầm nhìn của một trong các trạm DSN trên Trái đất, sau đó nó truyền dữ liệu đến đó. Việc truyền dữ liệu tới rover được thực hiện theo nguyên tắc tương tự. 30 MB/sol được phân bổ để lưu trữ các lệnh phải được truyền tới rover.

Các trạm DSN tiến hành MRO 16 giờ mỗi ngày (8 giờ còn lại vệ tinh hoạt động với mặt trái Sao Hỏa và không thể trao đổi dữ liệu vì nó bị đóng cửa bởi hành tinh này), trong đó 10-11 nó truyền dữ liệu về Trái đất. Thông thường, vệ tinh hoạt động với ăng-ten DSN 70 mét ba ngày một tuần và hai lần với ăng-ten 34 mét (tiếc là không rõ nó làm gì trong hai ngày còn lại, nhưng khó có thể có ngày nghỉ). ). Tốc độ truyền có thể thay đổi từ 0,5 đến 4 megabit mỗi giây - tốc độ này giảm khi Sao Hỏa di chuyển ra khỏi Trái đất và tăng lên khi hai hành tinh tiến lại gần nhau. Bây giờ (tại thời điểm xuất bản bài viết) Trái đất và Sao Hỏa gần như ở khoảng cách tối đa với nhau nên tốc độ truyền rất có thể không cao lắm.

NASA tuyên bố (có một tiện ích đặc biệt trên trang web của vệ tinh) rằng trong toàn bộ hoạt động của mình, MRO đã truyền hơn 187 terabit (!) dữ liệu đến Trái đất - nhiều hơn tất cả các thiết bị được gửi vào vũ trụ trước khi cộng lại.

Phần kết luận

Vì vậy, hãy tóm tắt. Khi truyền lệnh điều khiển tới rover, điều sau đây sẽ xảy ra:
  • Các chuyên gia JPL gửi lệnh đến một trong các trạm DSN.
  • Trong phiên liên lạc với một trong các vệ tinh (rất có thể đó sẽ là MRO), trạm DSN sẽ truyền một bộ lệnh tới nó.
  • Vệ tinh lưu trữ dữ liệu vào bộ nhớ trong và chờ cửa sổ liên lạc tiếp theo với máy thám hiểm.
  • Khi máy thám hiểm ở trong vùng truy cập, vệ tinh sẽ truyền lệnh điều khiển tới nó.

Khi truyền dữ liệu từ máy thám hiểm đến Trái đất, tất cả điều này xảy ra theo thứ tự ngược lại:

  • Rover lưu trữ dữ liệu khoa học của nó vào bộ nhớ trong và chờ cửa sổ liên lạc gần nhất với vệ tinh.
  • Khi có vệ tinh, rover sẽ truyền thông tin tới nó.
  • Vệ tinh nhận dữ liệu, lưu trữ vào bộ nhớ và chờ một trong các trạm DSN hoạt động.
  • Khi có trạm DSN, vệ tinh sẽ gửi dữ liệu nhận được cho nó.
  • Cuối cùng, sau khi nhận được tín hiệu, trạm DSN sẽ giải mã nó và gửi dữ liệu nhận được đến những người nhận nó.

Tôi hy vọng mình có thể mô tả ít nhiều ngắn gọn quá trình giao tiếp với Curiosity. Tất cả thông tin này (trên Tiếng Anh; cộng với rất nhiều tính năng bổ sung, chẳng hạn như các báo cáo kỹ thuật khá chi tiết về nguyên lý hoạt động của từng vệ tinh) có sẵn trên các trang JPL khác nhau, rất dễ tìm thấy nếu bạn biết chính xác những gì bạn quan tâm.

Vui lòng báo cáo bất kỳ lỗi hoặc lỗi chính tả nào qua PM!

Chỉ những người dùng đã đăng ký mới có thể tham gia khảo sát. Vui lòng đăng nhập.

Khoa học

tàu thám hiểm sao Hỏa của NASA Tò mò người đang làm việc trên sao Hỏa hơn một năm rưỡi, đã thực hiện được nhiều khám phá, mở rộng kiến ​​thức và ý tưởng của chúng ta về Hành tinh Đỏ, đặc biệt là về nó quá khứ xa xôi.

Hóa ra sao Hỏa và Trái đất đang tồn tại giai đoạn đầu sự tồn tại, khá giống nhau. Thậm chí còn có giả định rằng sự sống đầu tiên bắt nguồn từ sao Hỏa và sau đó đến Trái đất. Tuy nhiên, đây chỉ là những phỏng đoán. Có nhiều điều chúng ta không biết chắc chắn, nhưng rất gần Chúng tôi đang tiếp cận giải pháp.

tàu thăm dò tò mò

1) Sao Hỏa sớm nơi sinh sống của các sinh vật sống, có lẽ trong một thời gian dài

Sau khi nhóm các nhà nghiên cứu làm việc với tàu thám hiểm Tò mò, phát hiện ra rằng sông suối từng chảy ở miệng núi lửa Gale, họ báo cáo rằng cũng có cả cái hồ đang bắn tung tóe. Đây là một hồ nước nhỏ kéo dài với nước ngọt có lẽ đã tồn tại khoảng 3,7 tỷ năm trước

Nước này ở trên bề mặt hành tinh, giống như nước ngầmđiều đó đã đi sâu vài trăm mét, chứa đựng mọi thứ cần thiết cho sự xuất hiện của sự sống vi mô.

Miệng núi lửa Gale ấm hơn, ẩm ướt hơn và có thể sinh sống được khoảng 3,5 - 4 tỷ năm trước. Theo các nhà khoa học, đó là lúc những sinh vật sống đầu tiên bắt đầu xuất hiện trên Trái đất.

Sao Hỏa có phải là nhà của những sinh vật nguyên thủy ngoài Trái đất không? tàu thám hiểm sao Hỏa Tò mò không thể và sẽ không bao giờ có thể cho Câu trả lời chính xác 100% câu hỏi này, nhưng những khám phá mà ông đưa ra cho thấy khả năng người sao Hỏa nguyên thủy tồn tại là rất cao.

miệng núi lửa Gale

2) Nước từng chảy ở nhiều nơi trên sao Hỏa

Cho đến gần đây, các nhà khoa học thậm chí không thể tưởng tượng được rằng đã từng có địa điểm trên Sao Hỏa. những dòng sông hoang dã và những vùng nước lớn nước lỏng. Các quan sát sử dụng vệ tinh nhân tạo quay quanh Sao Hỏa cho phép các nhà nghiên cứu phỏng đoán về điều này. Tuy nhiên, nó là chiếc rover Tò mòđã giúp chứng minh rằng sông hồ thực sự tồn tại.

Những bức ảnh do tàu thăm dò chụp trên bề mặt Hành tinh Đỏ cho thấy nhiều điều cấu trúc hóa thạch, đó là dấu vết của sông suối, kênh rạch, đồng bằng, hồ đã từng tồn tại ở đây.

Tin tức về tàu thám hiểm sao Hỏa

3) Dấu vết được tìm thấy trên sao Hỏa chất hữu cơ

Tìm kiếm các thành phần hữu cơ dựa trên cacbon- một trong những mục tiêu chính của sứ mệnh thám hiểm sao Hỏa Tò mò, một nhiệm vụ anh ấy sẽ tiếp tục thực hiện. Và mặc dù phòng thí nghiệm hóa học thu nhỏ trên tàu có tên là Phân tích mẫu tại Sao Hỏa(SAM) đã phát hiện ra sáu thành phần hữu cơ khác nhau, nguồn gốc của chúng vẫn còn là một bí ẩn.

Phòng thí nghiệm hóa học trên tàu Phân tích mẫu tại tàu thăm dò sao Hỏa

“Không còn nghi ngờ gì nữa, SAM đã phát hiện ra các chất hữu cơ, nhưng chúng tôi không thể nói chắc chắn rằng những thành phần này có nguồn gốc từ sao Hỏa”, ông nói.- các nhà nghiên cứu nói. Có nhiều khả năng về nguồn gốc của các chất này, ví dụ như sự rò rỉ trong lò SAM dung môi hữu cơ từ Trái đất, cần thiết cho một số thí nghiệm hóa học.

Tuy nhiên, việc tìm kiếm chất hữu cơ trên sao Hỏa đã tiến triển rất nhiều trong quá trình nghiên cứu. Tò mò. Mỗi bộ sưu tập đất và cát mới của sao Hỏa chứa tăng nồng độ các chất hữu cơ, tức là các mẫu vật liệu sao Hỏa khác nhau cho kết quả hoàn toàn khác nhau. Nếu chất hữu cơ được tìm thấy trên sao Hỏa nguồn gốc trần gian, nồng độ của nó sẽ là ít nhiều ổn định.

SAM là công cụ phức tạp và quan trọng nhất từng được vận hành trên hành tinh khác. Đương nhiên, cần có thời gian để hiểu cách tốt nhất để làm việc với nó là gì?.

Xe thám hiểm sao Hỏa 2013

4) Có bức xạ độc hại trên sao Hỏa

Thiên hà tia vũ trụ và bức xạ mặt trời tấn công Sao Hỏa, và các hạt năng lượng cao phá vỡ liên kết cho phép các sinh vật sống tồn tại. Khi một thiết bị được gọi , thiết bị đo mức độ bức xạ, đã thực hiện các phép đo đầu tiên trên bề mặt Hành tinh Đỏ, kết quả là đơn giản là tuyệt đẹp.

Máy dò đánh giá bức xạ

Bức xạ được phát hiện trên sao Hỏa chỉ đơn giản là có hại cho vi khuẩn, có thể sống trên bề mặt và ở độ sâu vài mét dưới lòng đất. Hơn nữa, bức xạ như vậy rất có thể đã được quan sát thấy ở đây trong thời gian gần đây. vài triệu năm.

Để kiểm tra xem có sinh vật sống nào có thể sống sót trong điều kiện như vậy hay không, các nhà khoa học đã lấy vi khuẩn trên trái đất làm mô hình Deinococcus radiodurans, có thể chịu được liều phóng xạ đáng kinh ngạc. Nếu vi khuẩn thích D.chất phóng xạ,xuất hiện vào thời điểm sao Hỏa ẩm ướt hơn và hành tinh ấm áp và khi nó vẫn còn bầu khí quyển thì về mặt lý thuyết chúng có thể tồn tại sau một thời gian dài ngủ đông.

Vi khuẩn sống Deinococcus radiodurans

Xe thám hiểm Curiosity 2013

5) Bức xạ từ sao Hỏa cản trở quá trình phản ứng hóa học bình thường

Các nhà khoa học làm việc với tàu thăm dò sao Hỏa Tò mò, nhấn mạnh rằng do bức xạ cản trở quá trình phản ứng hóa học bình thường trên Sao Hỏa, chất hữu cơ khó phát hiện trên bề mặt của nó.

sử dụng phương pháp phân rã phóng xạ, cũng được sử dụng trên Trái đất, các nhà khoa học từ Caltech nhận thấy rằng bề mặt trong khu vực Glenelg (Miệng núi lửa Gale) đã tiếp xúc với bức xạ trong khoảng 80 triệu năm.

Cái này phương pháp mới có thể giúp tìm ra những nơi trên bề mặt hành tinh ít tiếp xúc với bức xạ hơn can thiệp vào các phản ứng hóa học. Những nơi như vậy có thể nằm trong khu vực có đá và gờ đá bị gió đẽo gọt. Bức xạ ở những khu vực này có thể bị chặn bởi những tảng đá treo từ trên cao. Nếu các nhà nghiên cứu tìm thấy những nơi như vậy, họ sẽ bắt đầu khoan ở đó.

Tin tức về tàu thám hiểm sao Hỏa mới nhất

Trì hoãn chuyến đi

tàu thám hiểm sao Hỏa Tò mò ngay sau khi hạ cánh đã được hỏi tuyến đường đặc biệt, theo đó anh ta phải hướng tới một hướng đi thú vị về mặt khoa học Nỗi đau của Sharpe chiều cao khoảng 5 km, nằm ở trung tâm miệng núi lửa Gale. Nhiệm vụ đang diễn ra hơn 480 ngày, và chiếc rover cần thêm vài tháng nữa để đạt được điểm mong muốn.

Điều gì đã trì hoãn chiếc rover? Trên đường lên núi bị phát hiện rất nhiều thông tin quan trọng và thú vị. Hiện tại, Curiosity đang hướng tới Mount Sharp gần như không ngừng nghỉ, thiếu đi những địa điểm tiềm năng thú vị.

Sau khi tìm thấy và phân tích một môi trường có thể sinh sống được trên Sao Hỏa, các nhà nghiên cứu Tò mò sẽ tiếp tục làm việc. Khi biết rõ khu vực được bảo vệ bức xạ ở đâu, tàu thăm dò sẽ nhận được lệnh khoan. Trong lúc đó Tò mò tiếp cận mục tiêu ban đầu - Núi Sharpe.

Ảnh từ rover


Lấy mẫu


Ảnh do tàu thăm dò chụp trong quá trình làm việc tại khu vực Rocknest vào tháng 10-tháng 11 năm 2012


Chân dung tự họa. Bức ảnh là sự ghép của hàng chục bức ảnh được chụp bằng camera ở đầu cánh tay robot của tàu thám hiểm. Núi Sharp có thể được nhìn thấy từ xa


Những mẫu đất sao Hỏa đầu tiên được lấy bởi tàu thám hiểm

Vật thể sáng ở giữa ảnh rất có thể là mảnh vỡ của một con tàu bị vỡ khi cập bến

Toàn cảnh phát sáng trên màn hình được tạo thành từ các khung hình được tàu thám hiểm gửi đến Trái đất. Không nên đánh lừa bầu trời xanh: trên sao Hỏa nó có màu vàng xỉn, nhưng mắt người quen thuộc hơn với các sắc thái được tạo ra bởi ánh sáng tán xạ bởi bầu khí quyển Trái đất của chúng ta. Do đó, hình ảnh được xử lý và hiển thị với màu sắc không tự nhiên, cho phép bạn bình tĩnh kiểm tra từng viên sỏi. “Địa chất là một ngành khoa học thực địa,” Sanjeev Gupta, giáo sư tại Imperial College London, giải thích với chúng tôi. — Chúng tôi thích đi bộ trên mặt đất với một chiếc búa. Rót cà phê từ phích, kiểm tra kết quả và chọn ra thứ thú vị nhất cho phòng thí nghiệm ”. Không có phòng thí nghiệm hay bình giữ nhiệt nào trên Sao Hỏa, nhưng các nhà địa chất đã gửi Curiosity, đồng nghiệp điện tử của họ tới đó. Hành tinh láng giềng đã thu hút sự tò mò của nhân loại từ lâu, và càng tìm hiểu về nó, chúng ta càng thường xuyên thảo luận về quá trình thuộc địa hóa trong tương lai, cơ sở cho sự tò mò này càng nghiêm trọng hơn.

Ngày xửa ngày xưa, Trái đất và Sao Hỏa rất giống nhau. Cả hai hành tinh đều có đại dương nước lỏng và dường như có chất hữu cơ khá đơn giản. Và trên sao Hỏa cũng như trên Trái đất, núi lửa phun trào, bầu không khí dày đặc cuộn xoáy, nhưng vào một thời điểm không may đã xảy ra sự cố. Giáo sư địa chất John Groetzinger của Caltech cho biết trong một cuộc phỏng vấn: “Chúng tôi đang cố gắng hiểu nơi này trông như thế nào cách đây hàng tỷ năm và tại sao nó lại thay đổi nhiều đến vậy”. “Chúng tôi tin rằng ở đó có nước nhưng chúng tôi không biết liệu nó có thể hỗ trợ sự sống hay không.” Và nếu có thể, cô ấy có ủng hộ không? Nếu vậy thì không biết có còn bằng chứng nào trong những viên đá hay không.” Tất cả những điều này đều tùy thuộc vào nhà địa chất học của tàu thám hiểm.

Sự tò mò được chụp ảnh thường xuyên và cẩn thận, cho phép bản thân được kiểm tra và đánh giá tình trạng chung của nó. Bức ảnh "tự sướng" này được tạo thành từ những bức ảnh được chụp bằng máy ảnh MAHLI. Nó nằm trên một bộ điều khiển ba khớp, khi kết hợp các hình ảnh, nó gần như vô hình. Máy khoan tác động, một cái muôi để thu thập các mẫu rời, một cái sàng để sàng chúng và bàn chải kim loại để làm sạch bụi từ đá không được bao gồm trong khung. Camera macro MAHLI và máy quang phổ tia X APXS để phân tích cũng không nhìn thấy được thành phần hóa học mẫu.

1. Pin năng lượng mặt trời không đủ cho hệ thống mạnh mẽ của máy thám hiểm và máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) cung cấp năng lượng cho nó. 4,8 kg plutonium-238 dioxide bên dưới vỏ cung cấp 2,5 kWh mỗi ngày. Các lưỡi tản nhiệt làm mát có thể nhìn thấy được. 2. Tia laser của thiết bị ChemCam tạo ra các xung 50-75 nano giây, làm bay hơi đá ở khoảng cách lên tới 7 m và cho phép bạn phân tích quang phổ của plasma thu được để xác định thành phần của mục tiêu. 3. Một cặp camera màu MastCam chụp qua nhiều bộ lọc hồng ngoại khác nhau. 4. Trạm thời tiết REMS theo dõi áp suất và gió, nhiệt độ, độ ẩm và mức độ bức xạ tia cực tím. 5. Người thao tác với một bộ công cụ và dụng cụ (không nhìn thấy được). 6. SAM - máy sắc ký khí, máy quang phổ khối và máy quang phổ laser để xác định thành phần các chất dễ bay hơi trong các mẫu bay hơi và trong khí quyển. 7. CheMin xác định thành phần và khoáng vật của các mẫu được nghiền từ mẫu nhiễu xạ tia X. 8. Máy dò bức xạ RAD bắt đầu hoạt động ở quỹ đạo Trái đất thấp và thu thập dữ liệu trong suốt chuyến bay tới Sao Hỏa. 9. Máy dò neutron DAN cho phép bạn phát hiện hydro liên kết trong các phân tử nước. Cái này Đóng góp của Nga vào công việc của tàu thăm dò sao Hỏa. 10. Vỏ ăng-ten để liên lạc với các vệ tinh Tàu trinh sát sao Hỏa (khoảng 2 Mbit/s) và vệ tinh Mars Odyssey (khoảng 200 Mbit/s). 11. Ăng-ten liên lạc trực tiếp với Trái đất ở băng tần X (0,5−32 kbit/s). 12. Trong quá trình hạ cánh, camera MARDI đã chụp ảnh màu có độ phân giải cao, cho phép nhìn chi tiết về địa điểm hạ cánh. 13. Cặp Navcam đen trắng bên phải và bên trái để xây dựng mô hình 3D của khu vực xung quanh. 14. Một bảng chứa các mẫu sạch cho phép bạn kiểm tra hoạt động của máy phân tích hóa học của rover. 15. Mũi khoan dự phòng. 16. Các mẫu đã chuẩn bị từ muôi được đổ vào khay này để nghiên cứu bằng máy ảnh macro MAHLI hoặc máy quang phổ APXS. 17. Bánh xe 20 inch dẫn động độc lập, trên nan lò xo titan. Sử dụng các dấu vết do nếp gấp để lại, bạn có thể đánh giá các đặc tính của đất và theo dõi chuyển động. Thiết kế bao gồm các chữ cái mã Morse - JPL.

Bắt đầu cuộc thám hiểm

Sao Hỏa dữ dội là mục tiêu không may mắn cho các nhà du hành vũ trụ. Kể từ những năm 1960, gần 50 thiết bị đã được gửi tới nó, hầu hết trong số đó bị rơi, tắt nguồn, không đi vào quỹ đạo và biến mất vĩnh viễn trong không gian. Tuy nhiên, những nỗ lực này không phải là vô ích và hành tinh này không chỉ được nghiên cứu từ quỹ đạo mà thậm chí còn có sự trợ giúp của một số máy thám hiểm. Năm 1997, một du khách nặng 10 kg đã bay lên sao Hỏa. Cặp song sinh Spirit và Opportunity đã trở thành huyền thoại: người thứ hai trong số họ đã anh dũng tiếp tục làm việc trong hơn 12 năm liên tiếp. Nhưng Curiosity là ấn tượng nhất trong số đó, toàn bộ phòng thí nghiệm robot có kích thước bằng một chiếc ô tô.

Vào ngày 6 tháng 8 năm 2012, tàu đổ bộ Curiosity đã thả một hệ thống dù cho phép nó giảm tốc độ trong bầu khí quyển mỏng. Tám đã làm việc động cơ phản lực phanh và hệ thống dây cáp cẩn thận hạ rover xuống đáy miệng núi lửa Gale. Địa điểm hạ cánh được chọn sau nhiều cuộc tranh luận: theo Sanjeev Gupta, chính tại đây đã tìm thấy tất cả các điều kiện để hiểu rõ hơn về quá khứ địa chất - dường như rất hỗn loạn - của Sao Hỏa. Các cuộc khảo sát quỹ đạo cho thấy sự hiện diện của đất sét, sự xuất hiện của nó đòi hỏi sự hiện diện của nước và trong đó chất hữu cơ được bảo tồn tốt trên Trái đất. Các sườn núi cao của Núi Sharp (Aeolids) hứa hẹn mang lại cơ hội nhìn thấy các lớp đá cổ. Bề mặt khá phẳng trông có vẻ an toàn. Curiosity đã liên hệ và cập nhật phần mềm thành công. Một phần mã được sử dụng trong chuyến bay và hạ cánh đã được thay thế bằng mã mới - từ một phi hành gia, người lái tàu cuối cùng đã trở thành một nhà địa chất.


Năm thứ nhất: dấu vết của nước

Chẳng mấy chốc, nhà địa chất đã duỗi chân bằng sáu bánh xe bằng nhôm, kiểm tra nhiều camera và thiết bị kiểm tra. Các đồng nghiệp của ông trên Trái đất đã kiểm tra điểm hạ cánh từ mọi phía và chọn hướng đi. Cuộc hành trình đến Mount Sharp dự kiến ​​​​sẽ mất khoảng một năm và trong thời gian này có rất nhiều việc phải làm. Kênh liên lạc trực tiếp với Trái đất không tốt lắm thông lượng, nhưng mỗi ngày (sol) của sao Hỏa đều bay qua quỹ đạo của tàu thăm dò. Việc trao đổi với chúng diễn ra nhanh hơn hàng nghìn lần, cho phép truyền hàng trăm megabit dữ liệu hàng ngày. Các nhà khoa học phân tích chúng trong Đài quan sát dữ liệu, xem hình ảnh trên màn hình máy tính, chọn nhiệm vụ cho một hoặc nhiều nhiệm vụ tiếp theo cùng một lúc và gửi mã trở lại Sao Hỏa.

Làm việc thực tế trên hành tinh khác, nhiều người trong số họ buộc phải sống theo lịch của sao Hỏa và thích nghi với ngày dài hơn một chút. Hôm nay đối với họ là “solvra” (tosol), ngày mai là “solvtra” (solmorrow), và một ngày chỉ đơn giản là sol. Vì vậy, sau 40 sol, Sanjev Gupta đã thuyết trình và thông báo: Sự tò mò đang di chuyển dọc theo kênh dòng sông cổ. Những viên sỏi nhỏ bị nước nghiền nát cho thấy dòng chảy khoảng 1 m/s và độ sâu “sâu đến mắt cá chân hoặc đầu gối”. Sau đó, dữ liệu từ thiết bị DAN do nhóm Igor Mitrofanov từ Viện Nghiên cứu Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga sản xuất cho Curiosity cũng đã được xử lý. Bằng cách chiếu neutron xuyên qua đất, máy dò cho thấy có tới 4% nước vẫn được giữ lại ở độ sâu. Tất nhiên, nơi này khô hơn cả những sa mạc khô nhất trên Trái đất, nhưng sao Hỏa trước đây vẫn còn đầy hơi ẩm và tàu thám hiểm có thể loại câu hỏi đó ra khỏi danh sách của nó.


64 màn hình có độ phân giải cao tạo ra bức tranh toàn cảnh 313 độ: Đài quan sát dữ liệu KPMG tại Imperial College London cho phép các nhà địa chất du hành trực tiếp đến miệng núi lửa Gale và làm việc trên sao Hỏa theo cách giống như trên Trái đất. “Nhìn kỹ hơn, ở đây cũng có dấu vết của nước: hồ khá sâu. Tất nhiên, không giống Baikal, nhưng đủ sâu,” ảo ảnh chân thực đến mức dường như Giáo sư Sanjev Gupta đang nhảy từ hòn đá này sang hòn đá khác. Chúng tôi đã đến thăm Đài quan sát dữ liệu và nói chuyện với một nhà khoa học trong khuôn khổ các sự kiện của Năm Khoa học và Giáo dục Anh-Nga 2017, do Hội đồng Anh và Đại sứ quán Anh tổ chức.

Năm thứ hai: nó trở nên nguy hiểm hơn

Curiosity đã kỷ niệm lần đầu tiên đặt chân lên sao Hỏa và chơi giai điệu “Chúc mừng sinh nhật bạn”, thay đổi tần số rung của muỗng trên bộ điều khiển nặng 2,1 mét của nó. Cánh tay robot dùng xẻng xúc đất rời, san bằng, sàng lọc và đổ một ít vào máy thu của máy phân tích hóa học. Một mũi khoan với các mũi khoan rỗng có thể thay thế cho phép bạn làm việc với đá cứng và máy thám hiểm có thể khuấy cát dẻo trực tiếp bằng bánh xe của nó, để lộ các lớp bên trong cho các công cụ của nó. Chính những thí nghiệm này đã sớm mang đến một bất ngờ khá khó chịu: có tới 5% canxi và magie perchlorate được tìm thấy trong đất địa phương.

Các chất này không chỉ độc hại mà còn có khả năng gây nổ và ammonium perchlorate thậm chí còn được sử dụng làm cơ sở cho nhiên liệu tên lửa rắn. Perchlorate đã được phát hiện tại địa điểm hạ cánh của tàu thăm dò Phoenix, nhưng giờ đây hóa ra những loại muối này trên sao Hỏa là một hiện tượng toàn cầu. Trong bầu không khí băng giá không có oxy, perchlorate ổn định và vô hại, nồng độ không quá cao. Đối với những người định cư trong tương lai, perchlorate có thể là nguồn nhiên liệu hữu ích và gây nguy hiểm nghiêm trọng cho sức khỏe. Nhưng đối với các nhà địa chất làm việc với Curiosity, họ có thể chấm dứt cơ hội tìm thấy chất hữu cơ. Khi phân tích các mẫu, rover làm nóng chúng và trong những điều kiện như vậy, perchlorate sẽ nhanh chóng phân hủy các hợp chất hữu cơ. Phản ứng diễn ra dữ dội, cháy và bốc khói, không để lại dấu vết rõ ràng của các chất ban đầu.

Năm thứ ba: dưới chân

Tuy nhiên, Curiosity cũng phát hiện ra chất hữu cơ - điều này được công bố sau đó, sau khi phủ kín tổng cộngĐi được 6,9 km, tàu thám hiểm địa chất sao Hỏa đã tới chân núi Sharp. John Grötzinger cho biết: “Khi nhận được dữ liệu này, tôi ngay lập tức nghĩ rằng mọi thứ cần phải được kiểm tra kỹ lưỡng”. Trên thực tế, khi Curiosity đang làm việc trên sao Hỏa, hóa ra một số vi khuẩn trên cạn - chẳng hạn như Tersicoccus phoenicis - có khả năng chống lại các phương pháp làm sạch phòng sạch. Người ta thậm chí còn tính toán rằng vào thời điểm phóng, đáng lẽ phải còn lại từ 20 đến 40 nghìn bào tử ổn định trên tàu thám hiểm. Không ai có thể đảm bảo rằng một số người trong số họ đã không đến được Mount Sharp cùng anh ta.

Để kiểm tra các cảm biến, trên tàu cũng có một lượng nhỏ các mẫu chất hữu cơ sạch được đựng trong các hộp kim loại kín - liệu có thể nói chắc chắn tuyệt đối rằng chúng vẫn được niêm phong không? Tuy nhiên, các biểu đồ được trình bày tại một cuộc họp báo ở NASA không gây ra bất kỳ nghi ngờ nào: trong quá trình làm việc của mình, nhà địa chất sao Hỏa đã ghi lại một số bước nhảy vọt - gấp 10 lần - về hàm lượng mêtan trong khí quyển. Khí này có thể có nguồn gốc phi sinh học, nhưng điều quan trọng nhất là đã có lúc nó có thể trở thành nguồn cung cấp các chất hữu cơ phức tạp hơn. Dấu vết của chúng, chủ yếu là chlorobenzen, cũng được tìm thấy trong đất của Sao Hỏa.


Năm Bốn và Năm: Những Dòng Sông Sống

Vào thời điểm này, Curiosity đã khoan hàng chục lỗ, để lại những dấu vết tròn hoàn hảo dài 1,6 cm dọc theo đường đi của nó, một ngày nào đó sẽ đánh dấu tuyến đường du lịch dành riêng cho chuyến thám hiểm của nó. Cơ chế điện từ buộc máy khoan phải thực hiện tốc độ lên tới 1.800 hành trình mỗi phút để hoạt động với loại đá cứng nhất đã không thành công. Tuy nhiên, các vết lộ đất sét và tinh thể hematit được nghiên cứu, các lớp xà silicat và các kênh bị cắt bởi nước đã tiết lộ một bức tranh rõ ràng: miệng núi lửa từng là một hồ nước mà một đồng bằng sông phân nhánh đổ xuống.

Máy ảnh của Curiosity hiện đã tiết lộ các sườn núi của Núi Sharp, vẻ ngoài của nó khiến người ta không còn nghi ngờ gì về nguồn gốc trầm tích của chúng. Hết lớp này đến lớp khác, trải qua hàng trăm triệu năm, nước dâng lên rồi hạ xuống, đọng lại những tảng đá và khiến chúng xói mòn ở trung tâm miệng núi lửa, cho đến khi cuối cùng nó rời đi, gom lại toàn bộ đỉnh núi. John Grotzinger giải thích: “Nơi ngọn núi hiện nay tọa lạc, từng có một hồ nước thỉnh thoảng chứa đầy nước. Hồ được phân tầng theo độ cao: điều kiện ở vùng nước nông và nước sâu khác nhau cả về nhiệt độ và thành phần. Về mặt lý thuyết, điều này có thể tạo điều kiện cho sự phát triển của nhiều phản ứng khác nhau và thậm chí cả các dạng vi sinh vật.


Màu sắc trên mô hình 3D của miệng núi lửa Gale tương ứng với chiều cao. Ở trung tâm là Núi Aeolis (Aeolis Mons, 01), cao 5,5 km so với đồng bằng cùng tên (Aeolis Palus, 02) ở đáy miệng núi lửa. Địa điểm hạ cánh của Curiosity (03) được đánh dấu, cũng như Farah Vallis (04) - một trong những kênh được cho là của những con sông cổ xưa chảy vào hồ hiện đã biến mất.

Cuộc hành trình tiếp tục

Cuộc thám hiểm Curiosity còn lâu mới kết thúc và năng lượng của máy phát điện trên tàu sẽ đủ cho 14 năm hoạt động trên Trái đất. Nhà địa chất vẫn đi trên con đường gần 1.750 sol, trải dài hơn 16 km và leo dốc 165 m. Theo những gì các thiết bị của ông có thể nhìn thấy, dấu vết vẫn còn hiện rõ ở trên. đá trầm tích hồ cổ, nhưng làm sao bạn biết chúng kết thúc ở đâu và chúng sẽ chỉ đến điều gì khác? Robot nhà địa chất tiếp tục đi lên và Sanjeev Gupta cùng các đồng nghiệp của anh ấy đã chọn địa điểm để hạ cánh chiếc tiếp theo. Bất chấp cái chết của tàu đổ bộ Schiaparelli, mô-đun quỹ đạo TGO đã đi vào quỹ đạo an toàn vào năm ngoái, khởi động giai đoạn đầu tiên của chương trình ExoMars châu Âu-Nga. Xe thám hiểm sao Hỏa, dự kiến ​​ra mắt vào năm 2020, sẽ là chiếc tiếp theo.

Sẽ có hai thiết bị của Nga trong đó. Bản thân robot có trọng lượng chỉ bằng một nửa Curiosity, nhưng máy khoan của nó sẽ có thể lấy mẫu từ độ sâu lên tới 2 m và tổ hợp dụng cụ Pasteur sẽ bao gồm các công cụ để tìm kiếm trực tiếp dấu vết của quá khứ - hoặc thậm chí vẫn còn được bảo tồn - sự sống. . “Bạn có một khao khát ấp ủ, một khám phá mà bạn đặc biệt mơ ước không?” - chúng tôi hỏi giáo sư Gupta. “Tất nhiên là có: một hóa thạch,” nhà khoa học trả lời không do dự. - Nhưng điều này tất nhiên khó có thể xảy ra. Nếu có sự sống ở đó thì đó sẽ chỉ là một loại vi khuẩn nào đó... Nhưng bạn thấy đấy, đó sẽ là một điều gì đó đáng kinh ngạc.”