Марсохід «Опортьюніті»

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Марсохід «Опортьюніті» з відкритими пелюстками.
Посадковий модуль під час компонування (збирання) (Оппортьюніті)
Оппортьюніті складають у захисний спускний апарат.
Посадкове місце Оппортьюніті (позначене зірочкою).
Місце посадки Оппортьюніті, світлина з апарата Mars Global Surveyor.

Опортьюніті (від англ. Opportunity — слушна нагода), MER-B (Mars Exploration Rover — B) — другий марсохід космічного агентства NASA з двох запущених в рамках проекту Mars Exploration Rover.

На сьогоднішній день Оппортьюніті продовжує ефективно функціонувати, вже більш ніж в 40 разів перевищивши запланований термін в 90 сол[1][2], весь цей час живлячись тільки від сонячних батарей. Очищення сонячних панелей від пилу відбувається за рахунок природного вітру Марса, що дозволяє марсоходу проводити геологічні дослідження планети. Наприкінці квітня 2010 року тривалість місії досягла 2246 сол, що зробило її найтривалішою серед апаратів, які працювали на поверхні «червоної планети». Попередній рекорд належав апарату Вікінг-1, який пропрацював з 1976 по 1982.

Зміст

Походження назви[ред.ред. код]

Назву марсохід отримав за результатами традиційного конкурсу НАСА. Її було запропоновано 9-річною дівчинкою російського походження Софі Колліз, що народилась у Сибіру та була удочерена американською сім'єю з Аризони[3].

Мета місії[ред.ред. код]

Місце посадки на Марсі серед інших апаратів (Оппортьюніті — в центрі)

Основним завданням місії було вивчення осадових порід, які, як передбачалося, мали утворитися в кратерах ( Гусєва, Еребус) і суміжних, де колись могло знаходитися озеро або море. Однак класичні осадові породи знайдені не були, в кратері в основному зустрічалися породи вулканічного походження.

Перед місією марсоходу були поставлені такі наукові цілі: [4]:

  • Пошук і опис розмаїття гірських порід і ґрунтів, які свідчать про минулу водну активність планети. Зокрема, пошук зразків з вмістом мінералів, які відкладалися під впливом опадів, випарювання, осадження або гідротермальної активності.
  • Визначення поширення і складу мінералів, гірських порід і ґрунтів, які оточують місце посадки.
  • Визначити які геологічні процеси на Марсі сформували рельєф місцевості і хімічний склад. Ці процеси можуть включати в себе водну або вітрову ерозію, відкладення осадів, гідротермальні механізми, вулканізм та утворення кратерів.
  • Проведення калібрування та перевірки спостережень за поверхнею, зроблених за допомогою інструментів Марсіанського розвідувального супутника. Це допоможе визначити точність і ефективність різних інструментів, які використовуються для вивчення марсіанського геології з орбіти.
  • Пошук залізовмісних мінералів, виявлення і кількісна оцінка відносних величин за певними типами мінералів, що містять воду або були сформовані у воді, таких як залізовмісні карбонати.
  • Кваліфікація мінералів і геологічних текстур і визначення процесів, які їх утворили.
  • Пошук геологічних причин, що сформували ті умови навколишнього середовища, які існували, коли на планеті була присутня рідка вода. Оцінка того, наскільки дані умови були сприятливі для життя на Марсі.

Ракета-носій[ред.ред. код]

Старт ракети Дельта-2 з марсоходом Оппортьюніті на борту

Оппортьюніті був запущений ракетою-носієм Дельта-2 7925-H. Це більш потужна ракета-носій, ніж Дельта II 7925, за допомогою якої був запущений його близнюк - марсохід Спіріт.

Запуск Оппортьюніті відбувся пізніше, ніж запуск його близнюка - марсохода Спіріта, Марс перебував на більшій відстані, і тому для успішної доставки вимагалося більше енергії, у зв'язку з цим була обрана більш потужна ракета Дельта-2 7925-H. Незважаючи на це основні елементи ракети-носія Дельта-2 для місії Mars Exploration Rovers, були практично ідентичні. На старті ракета-носій важила 285 228 кг, з яких 1063 кг - космічний корабель (див. Таблицю нижче).

Сімейство ракет-носіїв Дельта-2 знаходиться в експлуатації вже більше 10 років. З їх допомогою успішно запущені 90 проектів, в тому числі і останні шість місій НАСА на Марс: «Mars Global Surveyor» і «Mars Pathfinder» в 1996 році, «Mars Climate Orbiter »в 1998 році,«Mars Polar Lander» в 1999 році,«Марс Одіссей» в 2001 році і «Фенікс» в 2007 році.[5].

Вироблення енергії[ред.ред. код]

Як і в місії «Mars Pathfinder», електроенергію, необхідну для живлення систем марсоходів, виробляють панелі сонячних батарей. Панелі сонячних батарей розташувалися на «крилах» марсохідів і складаються з окремих осередків, що значно підвищує надійність місії. Вони розроблялися спеціально для «Спіріта» і «Оппортьюніті», для досягнення максимальної площі збирання світла, наскільки це було можливим (див. Знімок ліворуч).

Ще одним нововведенням для марсоходів є додавання потрійного шару з арсеніду галію. Це перше в історії дослідження Марса з використанням тришарових сонячних батарей. Осередки батарей здатні поглинути більше сонячного світла, ніж їх застаріла версія, встановлена ​​на марсоході «Соджорнер», який працював в 1997 році. Сонячні елементи знаходяться в трьох шарах сонячних батарей марсохода і тому здатні поглинути більше сонячного світла, а внаслідок цього можуть виробляти більше електроенергії для підзарядки літій-іонних акумуляторів роверів.

В місії «Mars Pathfinder» марсохід «Соджорнер» використав один літієвий акумулятор ємністю 40 А·год. В місії «Mars Exploration Rovers» марсоходи використовують два літій-іонних акумулятора, ємністю 8 А·год кожен. Під час роботи «Оппортьюніті» на Марсі максимальний показник виробітку енергії сонячними панелями був близький до 900 Вт·год за 1 марсіанський день, або сол. В середньому сонячні батареї «Спіріта» і «Оппортьюніті» виробляли 410 Вт·год/сол.

Здійснення зв'язку[ред.ред. код]

Зв'язок з орбітальними апаратами[ред.ред. код]

Орбітальний апарат «Марс Одіссей».

Марсоходи місії «Mars Exploration Rovers» в якості ретранслятора використовують орбітальний апарат «Марс Одіссей», який постійно обертається навколо червоної планети.

Протягом 16 хвилин він знаходиться в зоні «спілкування» з роверами, після чого ховається за горизонтом. «Спіріт» і «Оппортьюніті» можуть «спілкуватися» з орбітальним апаратом протягом 10 хвилин, в цей період він приймає дані від марсоходів.[6]

Переважна більшість наукових даних передаються на Землю через антену ровера, яка використовується для спілкування з орбітальним апаратом «Марс Одіссей» в дециметровому діапазоні (UHF). «Марс Одіссей» ретранслював на землю основний обсяг наукових даних, отриманих з обох марсоходів. Інший орбітальний апарат, «Mars Global Surveyor», також використовувався як ретранслятор; він передав близько 8% всіх даних, перш ніж вийшов з ладу в листопаді 2006 року, після 10 років роботи. Невеликий обсяг даних був переданий безпосередньо з роверів на Землю через антену X-діапазона[6].

Орбітальні апарати з потужними антенами X-діапазону здатні передавати на Землю дані з більш високою швидкістю. Швидкість передачі не висока, тому для її збільшення був побудований Комплекс далекого космічного зв'язку в Канберрі, діаметр головної параболічної антени якого становить 70 метрів.

Зв'язок з перелітним модулем[ред.ред. код]

На перелітному модулі було встановлено дві антени, необхідні для підтримки зв'язку з Землею. Всеспрямована антена з низьким коефіцієнтом посилення використовувалася, коли корабель перебував поруч із Землею. У зв'язку з тим, що вона посилає сигнал у всіх напрямках, їй не потрібно наводитися на Землю, щоб переключитися на інший канал зв'язку. Після цього в справу вступає гостронаправлена антена з середнім коефіцієнтом посилення, для успішної роботи вона повинна бути спрямована у бік Землі. Антена мала гостру діаграму спрямованості, так як в польоті відстань до Землі поступово збільшувалося.

Конструкція марсохода[ред.ред. код]

Всі системи марсохода залежать від потужного блоку під назвою «Мозковий центр», який в значній мірі захищений від впливів на нього низьких температур. У центрі ровера знаходиться важливий «Тепловий блок електроніки», який відповідає за пересування ровера, а також за розгортання маніпулятора. Бортовий комп'ютер приблизно такої ж потужності, як і портативний комп'ютер. Пам'яті приблизно в 1000 разів більше, ніж у його попередника - марсохода «Соджорнер».[7]

Бортовий комп'ютер «Спіріта» і «Оппортьюніті» побудований на 32-бітному радіаційно-стійкому процесорі RAD6000, працюючому на частоті 20 МГц. Він містить 128 мегабайт оперативної пам'яті, а також 256 мегабайт флеш-пам'яті.

Подібно до нашого мозоку, який знаходиться під захистом черепа, системи марсохода захищені тим, що встановлені в «Тепловому блоці електроніки», який закріплений в модулі під назвою «Електроніка марсохода». Цей модуль розташований точно в центрі ровера. Золота плівка на стінках блоків допомагає затримувати виділене тепло від обігрівачів, оскільки нічні температури на Марсі можуть впасти до -96 ° C. Термоізоляцією служить шар з аерогеля. Аерогель - унікальний матеріал, що володіє рекордно низькою щільністю і проявляє високу твердість, прозорість, жароміцність, надзвичайно низьку теплопровідність і т. д. В повітряному середовищі при нормальних умовах щільність такої мікрорешітки дорівнює 1,9 кг/м³ за рахунок внутрірешіткового повітряа, його щільність всього в 1,5 рази більше щільності повітря, через що аерогель отримав назву «твердий дим».

Весь комплекс, контролюючий балансування ровера, можна порівняти з пристроєм людського вестибулярного апарату. Інерціональний вимірювальний пристрій оцінює кут нахилу марсохода, ці дані допомагають роверу робити більш точні і плавні рухи.

Інерціальний вимірювальний пристрій оцінює нахил марсохода і допомагає робити точні рухи.

Головний комп'ютер проводить також регулярне технічне обслуговування марсохода. Його програмне забезпечення забезпечує правильне функціонування всіх систем.

Інновації в місії «Mars Exploration Rovers»[ред.ред. код]

Осторонь від небезпек[ред.ред. код]

У марсохідів місії «Mars Exploration Rovers» мається система контролю за небезпечними зонами, в зв'язку з чим під час пересування ровери можуть благополучно їх уникати. Реалізація даної системи є першою в історії вивчення Марса, вона розроблена в Університеті Карнегі-Меллона.

Щогла марсохода. Містить панорамні і навігаційні камери.

Дві інші подібні програми були об'єднані в одне програмне забезпечення з метою підвищення загальної продуктивності. Перша слідкує за контролем роботи двигуна, управляє колесами марсоходу, щіткою, а також інструментом вишкрібання породи (RAT). Друга (працююча постійно, як вдень, так і вночі) стежить за роботою сонячних батарей ровера, перенаправляє енергію до двох акумуляторів, а також управляє годинником марсохіда[8].

Поліпшений зір[ред.ред. код]

В цілому двадцять камер, що допомагають марсоходам в пошуку слідів дії води на Марсі, надають Землі якісні фотографії планети. Камери місії «Mars Exploration Rovers» роблять знімки в найбільшій роздільній здатністості за всю історію досліджень Марса.

Досягнення в галузі технологій допомогло зробити камери більш легкими і компактними, що дозволило встановити по дев'ять камер на кожному ровері, а також по одній камері на спускають платформу (DIMES). Камери роверів розроблені в Лабораторії реактивного руху. Вони є найдосконалішими камерами, які коли-небудь опускалися на іншу планету.

Поліпшене стиснення даних[ред.ред. код]

Система стиснення даних, також розроблена в Лабораторії реактивного руху, дозволяє зменшувати обсяг даних для подальшої передачі їх на Землю. ICER створений на основі вейвлет-перетворень, зі здатністю обробляти зображення. Наприклад, зображення розміром 12 МБ в кінцевому підсумку буде стиснуто до 1 МБ і, таким чином, займе набагато менше місця на карті пам'яті. Програма ділить всі зображення в групи, по 30 зображень кожна. Ця процедура істотно знижує ризик втрати знімків при їх відправці на Землю, до Комплексу далекого космічного зв'язку в Австралії.

Створення карт місцевості при пересуванні[ред.ред. код]

Також інновацією для цієї місії є можливість створювати карти прилеглої місцевості. Для наукової групи це дуже цінно, так як карти дозволяють визначити прохідність, кут нахилу, а також сонячну фазу. Стереознімки дозволяють команді створювати 3D-зображення, що дає можливість точно визначати місце розташування спостережуваного об'єкта. Карти, розроблені на основі цих даних, дозволяють команді знати, як далеко роверу потрібно проїхати до необхідного об'єкта, вони також допомагають у наведенні маніпулятора.

Технологія м'якої посадки[ред.ред. код]

Інженери зіткнулися з непростим завданням по зниженню швидкості космічного апарату з 12000 миль/год при вході в атмосферу до 12 миль/год при ударі об поверхню Марса[9].

Покращений парашут і подушки безпеки[ред.ред. код]

Для входу в атмосферу, спуску і посадки в місії «Mars Exploration Rovers» було використано багато чого з напрацювань її попередників: Місії «Вікінг» і «Mars Pathfinder» . Для того, щоб уповільнити швидкість зниження, місія використовує успадковану технологію парашута Місії «Вікінг» запущених в 1975 року, а також місії Місії Mars Pathfinder 1997 року. Космічні апарати місії «Mars Exploration Rovers» набагато важче попередніх, базова конструкція парашута залишилася тією ж, але площа у нього на 40% більше, ніж у попередників.

Подушки безпеки також були вдосконалені, дана технологія пом'якшення приземлення апарату застосовувалася в місії «Mars Pathfinder». Навколо посадкового модуля, який тримав марсохід, перебували двадцять чотири надутих осередки. Подушки безпеки створені з дуже міцного синтетичного матеріалу, званого «Vectran». Цей же матеріал використовується в виготовленні скафандрів. Знову ж таки, з збільшенням ваги космічного апарату, необхідно було створити більш міцні подушки безпеки. Кілька тестів на падіння показали, що додаткова маса викликає серйозні пошкодження і розрив матеріалу. Інженери розробили подвійну оболонку з подушок безпеки, покликані запобігти серйозні пошкодження при високошвидкісної посадці, коли подушки безпеки можуть стикнутися з гострим камінням та іншими геологічними особливостями Червоної планети.

Використання ракетних двигунів для уповільнення швидкості зниження[ред.ред. код]

Щоб сповільнити швидкість спуску космічного апарату, використовувалися три реактивних двигуна (RAD), розташованих по його боках. Радіолокаційна установка (РЛС), встановлена ​​в нижній частині посадкового модуля, визначала відстань до поверхні. Коли спускний апарат був на висоті 1,5 км, радіолокаційна система привела в дію камеру Descent Image Motion Estimation Subsystem (DIMES). Камера зробила три фотографії поверхні (з затримкою 4 секунди), що дозволило автоматично визначити горизонтальну швидкість апарата. Через деякий час нова рухова установка місії «Mars Exploration Rovers» почала гальмування марсохода «Спіріт». Як і передбачалося, в кратері Гусєва дмуть сильні вітри, які розгойдували спускний апарат «Спіріта» з боку в бік, перешкоджаючи його безпечній посадці. Векторна система з реактивних двигунів (TIRS) перешкоджала хаотичному руху з боку в бік, в результаті чого спускний апарат став більш стабільним при посадці. Під час спуску «Оппортьюніті» на Плато Меридіана була більш сприятлива погода, ніж в кратері Гусєва, тому в цьому випадку не було необхідності задіяти систему TIRS для стабілізації спуску.

Покращена мобільність марсохода[ред.ред. код]

Нове програмне забезпечення допомагає уникати перешкод при пересуванні. Коли зіткнення з породою неминуче, в справу вступає вдосконалена система підвіски, з якою роверу набагато легше здійснювати маневри[10].

«Спіріт» і «Оппортьюніті» мали здатність долати різні перешкоди на кам'янистій місцевості Марса. Для місії «Mars Exploration Rovers» система підвіски, яка була застосована раніше на марсоході «Соджорнер», була модифікована[10].

Система підвісок закріплена в задній частині марсохіда. Колеса збільшили в розмірах, а також покращили їх конструкцію. Кожне колесо має діаметр 26 сантиметрів. Їх внутрішню і зовнішню частину з'єднує спеціальна спіралевидна структура, яка дозволяє поглинути силу удару і не допустити її розповсюдження. Система підвісок дозволяє краще долати перешкоди, наприклад, камені, які можуть бути більше самих коліс. Кожне колесо має протектор з характерними виступами, які забезпечують поліпшене зчеплення при їзді по каменях і м'якому грунту. Внутрішня частина коліс складається з матеріалу під назвою «Solimide», який зберігає свою еластичність навіть при дуже низьких температурах і тому ідеально підходить для суворих умов Марса.

Пересування по шляхам найменшого опору[ред.ред. код]

Марсоходи місії «Mars Exploration Rovers» мають кращі фізичні характеристики, ніж марсохід «Соджорнер» 1997 року, тому «Спіріт» і «Оппортьюніті» можуть бути більш автономними. Інженери поліпшили авто-навігаційне програмне забезпечення водіння, що включає можливість робити і використовувати тривимірні карти місцевості, що робить ровери самостійнішими[10].

Коли роверу дають команду на самостійне пересування, він починає аналізувати довколишню місцевість, після цього робить стереозображення, за допомогою якого вибирає найкращий безпечний маршрут. Марсоходам необхідно уникати будь-яких перешкод на своєму шляху, тому ровери розпізнають їх на своїх стереознімках. Ця інновація дозволила пересуватися на більш довгі відстані, ніж при ручній навігації з Землі. Станом на середину серпня 2004 марсохід «Оппортьюніті», використовуючи автоматичну самонавігацію, проїхав 230 метрів (третина відстані між кратером Ігл і кратером Витривалість ), марсохід «Спіріт» - більш 1250 метрів із запланованих 3000 метрів шляху до «Пагорбів Колумбії».

Автоматична система навігації робить знімки прилеглої місцевості, використовуючи одну з двох стереокамер. Після цього стереозображення перетворюються в тривимірні карти місцевості, які автоматично створюються програмним забезпеченням ровера. Програмне забезпечення визначає, чи безпечна місцевість, яка ступінь прохідності, висота перешкод, щільність грунту і кут нахилу поверхні. З десятків можливих шляхів ровер вибирає найкоротший, найбезпечніший шлях до своєї мети. Потім, проїхавши від 0,5 до 2 метрів (в залежності від того, скільки перешкод знаходиться на його шляху), ровер зупиняється, аналізуючи перешкоди, що знаходяться неподалік. Весь процес повторюється, поки він не досягне своєї мети або ж поки йому не накажуть зупинитися з Землі.

Програмне забезпечення водіння в місії «Mars Exploration Rovers» досконаліше, ніж у «Соджорнер». Система безпеки «Соджорнер» могла захоплювати тільки по 20 точок на кожному кроці; система безпеки «Спіріта» і «Оппортьюніті» зазвичай захоплює більш 16000 точок. Середня швидкість роверів, з урахуванням ухилення від перешкод, становить близько 34 метрів на годину - в десять разів швидше, ніж у «Соджорнер». За всі три місяці своєї роботи «Соджорнер» проїхав трохи більше 100 метрів. «Спіріт» і «Оппортьюніті» перевершили цей рекорд в один і той же день; «Спіріт» проїхав 124 метра за 125 сол, а «Оппортьюніті» проїхав 141 метр за 82 сол.

Ще одна інновація в місії «Mars Exploration Rovers» - це додавання візуального одометра, який перебуває під контролем програмного забезпечення. Коли ровер їде по піщаній або кам'янистій ділянці, то його колеса можуть прослизати і внаслідок цього видавати неправильні показання механічного одометра. Візуальний одометр допомагає виправити ці значення, показуючи, як далеко насправді проїхав марсохід. Він працює шляхом порівняння знімків, зроблених до і після короткої зупинки, автоматично знаходячи десятки примітних об'єктів (наприклад: камені, сліди від коліс і піщаних дюн), відстежуючи відстань між послідовно знятими зображеннями. Об'єднання їх в тривимірні знімки надає набагато більше інформації - все це набагато легше і точніше, ніж підрахунок пройденої відстані за кількістю обертів колеса.

Батареї та обігрівачі[ред.ред. код]

Обігрівачі, акумулятори та інші компоненти не здатні вижити в холодні марсіанські ночі, тому вони знаходяться в «Тепловому блоці електроніки». Нічна температура може впасти до -105 ° C. Температура акумуляторів повинна бути вище -20 ° C, коли вони живлять системи марсохода, і вище 0 ° C при їх підзарядці. Обігрів «Теплового блоку електроніки» відбувається за рахунок електричних і восьми радіоізотопних обігрівачів, а також за рахунок тепла, що виділяється самою електронікою.[11]

Кожен радіоізотопний обігрівач виробляє близько одного вата тепла і містить близько 2,7 г діоксиду плутонію в гранулах, за формою і розміром нагадують ластик на торці простого олівця. Кожна гранула укладена в металеву оболонку з плутонієво-родієвого сплаву і оточена декількома шарами вуглецево-графітових композитних матеріалів, що весь блок за розміром і формою нагадує C-елементний акумулятор. Ця конструкція з декількох захисних шарів була протестована, причому діоксид плутонію знаходиться всередині обігрівальних елементів, що значно знижує ризик забруднення планети при аварійному руйнуванні марсохіда під час посадки. Інші космічні апарати, в тому числі «Марс Пасфайндер» і марсохід «Соджорнер», для підтримки оптимальної температури електроніки використовували тільки радіоізотопні обігрівачі[11].

Конструкція[ред.ред. код]

Спектрометр альфа-частинок (APXS).
Тепловий еміссіонний спектрометр (Mini-TES).
Головна камера ровера (PanCam).

Автоматична міжпланетна станція проекту MER включає в себе спускний апарат і перелітний модуль. Для різних етапів гальмування в атмосфері Марса і м'якої посадки спускний апарат містить теплозахисний екран конічної форми, парашутну систему, твердопаливні ракетні двигуни і кулясті повітряні подушки.

Маса основних компонентів АМС
Основні складові Компонент Маса Доповнення
Перелітний модуль 243 кг включаючи 50 кг палива
Спускний апарат Теплозахисний екран 78 кг
Задній екран і парашут 209 кг
Посадкова платформа 348 кг
Всього 878 кг
Марсохід 185 кг
Сумарна маса 1063 кг

Марсохід має 6 коліс. Джерелом електроенергії служать сонячні батареї потужністю до 140 ват[12]. При масі в 185 кг марсохід оснащений буром, декількома камерами, мікрокамерою (MI) і двома спектрометрами, змонтованими на маніпуляторі.[13][14]

Поворотний механізм марсохода виконаний на основі сервопривідів. Такі приводи розташовані на кожному з передніх і задніх коліс, середня пара поворотних приводів не має. Поворот передніх і задніх коліс марсохода здійснюється за допомогою електромоторів, що діють незалежно від моторів, що забезпечують переміщення апарату.

Коли марсоходу необхідно повернути, двигуни включаються і повертають колеса на потрібний кут. Весь інший час двигуни, навпаки, перешкоджають повороту, щоб апарат не збивати з курсу через хаотичний рух коліс. Перемикання режимів поворот - гальмо проводиться за допомогою реле.

Також марсохід здатний копати грунт (траншею), обертаючи одне з передніх коліс, сам залишаючись при цьому нерухомим.

Бортовий комп'ютер побудований на процесорі RAD6000 з частотою 20 МГц, 128 МБ DRAM ОЗУ, 3 МБ EEPROM і 256 МБ флеш-пам'яті. Робоча температура робота від мінус 40 до плюс 40 ° C. Для роботи при низьких температурах використовується радіоізотопний нагрівач, який може доповнюватися також електричними нагрівачами, коли це необхідно.[15] Для теплоізоляції застосовується аерогель і золота фольга.

Інструменти ровера:

  • Панорамна камера (Pancam) - допомагає вивчити структуру, колір, мінералогію місцевого ландшафту.
  • Навігаційна камера (Navcam) - монохромна, з великим кутом огляду, також камери з більш низькою роздільною здатністю, для навігації та водіння.
  • Мініатюрний тепловий емісійний спектрометр (Mini-TES) - вивчає скелі і грунт, для більш докладного аналізу, також визначає процеси, які сформували їх.
  • Hazcams, дві монохромні камери з 120-градусним полем зору, що забезпечують додаткові дані про стан ровера.

Маніпулятор ровера містить наступні інструменти:

  • Мініатюрізованний месбауерський спектрометр (MB) MIMOS II - проводить дослідження мінералогії залізовмісних порід і грунтів.
  • Спектрометр альфа-частинок (APXS) - аналіз хімічного складу скель і грунтів.
  • Магніти - збір магнітних частинок пилу.
  • Мікрокамера (MI) - отримує збільшені зображення марсіанської поверхні у високій роздільній здатності, своєрідний мікроскоп.
  • Інструмент зіскоблювання породи ( en: Rock Abrasion Tool, RAT; букв. Переклад абревіатури - «щур») - алмазний торцевий бур, здатний зробити отвір діаметром 45 мм і глибиною 5 мм на скельній поверхні, а потім змести залишки породи з місця зіскрібка. Інструмент важить 720 грам, споживає потужність 30 Вт.

Роздільна здатність камер 1024×1024 пікселів. Отримані дані зберігаються із стисненням ICER для подальшої передачі.

Порівняння Оппортьюніті c іншими марсоходами[ред.ред. код]

Моделі всіх трьох марсоходів в порівнянні: Соджорнер (найменший), Спіріт/Оппортьюніті (середній), К'юріосіті (найбільший)
К'юріосіті MER Соджорнер
Запуск 2011 2003 1996
Масса (кг) 899 174 10,6
Разміри (в метрах, Д×Ш×В) 3,1 × 2,7 × 2,1 1,6 × 2,3 × 1,5 0,7 × 0,5 × 0,3
Енергія (кВт·ч/сол) 2.5-2,7 0,3—0,9 < 0,1
Наукові інструменти 10 5 4
Максимальна швидкість (см/сек) 4 5 1
Передача даних (МБ/добу) 19—31 6—25 < 3,5
Продуктивність комп'ютера (MIPS) 400 20 0,1
Оперативна пам'ять (МB) 256 128 0,5
Розрахунковий район посадки (км) 20×7 80×12 200×100

Огляд місії[ред.ред. код]

Місце посадки Оппортьюніті, знімок орбітального апарату Mars Global Surveyor.
Місце посадки Оппортьюніті на Марсі (позначено зіркою)

Основне завдання Оппортьюніті полягала в тому, щоб він протримався 90 сол (92,5 дня), за цей час проводячи численні дослідження Марса. Місія отримала кілька розширень і триває вже протягом Шаблон:Минуло днів днів з моменту посадки.

В процесі посадки марсохід випадково потрапив в кратер (Ігл) посеред плоскої рівнини. Оппортьюніті успішно вивчив грунт і зразки гірських порід, передав панорамні знімки кратера Ігл. Отримані дані дозволили вченим НАСА зробити припущення про наявність гематита, а також про присутність в минулому води на поверхні Марса. Після цього Оппортьюніті відправився на вивчення кратера Ендьюранс, який вивчався ровером з червня по грудень 2004 року. Згодом Оппортьюніті виявив перший метеорит, нині відомий, як «Heat Shield Rock».

З кінця квітня по червень 2005 року Оппортьюніті не пересувався, так як застряг в дюні декількома колесами. Щоб витягти ровер з мінімальним ризиком, за 6 тижнів було виконано моделювання місцевості. Успішне маневрування по кілька сантиметрів за день в кінцевому підсумку звільнило ровер, тим самим дозволивши йому продовжити свою подорож по поверхні червоної планети.

Далі Оппортьюніті відправився в південному напрямку до кратеру Еребус, великого, неглибокого, частково засипаного піском кратера. Після цього ровер попрямував на південь, у бік кратера Вікторія. В період з жовтня 2005 року по березень 2006 року, апарат мав деякі механічні проблеми зі своїм маніпулятором.

В наприкінці вересня 2006 року Оппортьюніті досяг кратера Вікторія, досліджуючи його вздовж краю, рухаючись за годинниковою стрілкою. У червні 2007 року він повернувся в Качину затоку, тобто у вихідну точку прибуття. У вересні 2007 року ровер увійшов в кратер, щоб почати його детальне вивчення. У серпні 2008 року Оппортьюніті залишив кратер Вікторія, попрямувавши у бік кратера Індевор, досяг якого 9 серпня 2011 року.[16] Досягнувши своєї мети, марсохід відправився до мису Кейп-Йорк, який знаходиться на західній кромці кратера. Тут орбітальний апарат Mars Reconnaissance Orbiter виявив наявність філлосілікатів, після чого Оппортьюніті почав вивчення порід своїми інструментами, щоб підтвердити ці спостереження з поверхні. Вивчення мису завершилося до настання літа. В травні 2013 року ровер відправили в південному напрямку, в бік пагорба «точка Соландер». В серпні 2013 року Оппортьюніті прибув до підніжжя пагорба, почавши «сходження» на нього.

Загальна кількість пройденого шляху на 26 лютого 2014 (3585 сол) становить 38,740.00 метрів (24,07 миль)[17]. Сонячні батареї виробляють 464 Вт*час/сол, при прозорості атмосфери 0,498 і коефіцієнті пилу 0,691 одиниць.

Події[ред.ред. код]

2004[ред.ред. код]

Посадка в кратер Ігл[ред.ред. код]

Оппортьюніті приземлився на Плато Меридіана в точці 1°57′ пд. ш. 354°28′ сх. д. / 1.95° пд. ш. 354.47° сх. д. / -1.95; 354.47, приблизно в 25 км від його наміченої мети[18]. Плато Меридіана - плоска рівнина практично без гірських і ударних структур, але незважаючи на це, Оппортьюніті зупинився в 22-метровому кратері Ігл. Ровер був приблизно в 10 метрах від його краю.[18] Співробітники НАСА були приємно здивовані приземленням марсохода саме в кратер (названим приземленням «в одну діру»), вони не тільки не прагнули потрапити в нього, але навіть не знали про його існування. Пізніше його назвали кратером Ігл, а посадкову платформу - «Меморіальна Станція Челленджера». Назву кратеру дали через два тижні після того, як Оппортьюніті гарненько розглянув його околиці.

Вчені були заінтриговані достатком оголень гірських порід, розкиданих по кратеру, а також самим грунтом кратера, який, здавалося, був сумішшю грубого червонувато-сірого «зерна». Цей кадр з незвичайним гірським оголенням поруч з Оппортьюніті був знятий панорамною камерою ровера. Учені думають, що на фото шаруваті камені - поклади вулканічного попелу або відкладення, створені вітром або водою. Гірські оголення назвали «Виступом Оппортьюніті».

Геологи розповіли, що деякі шари мають не більшу товщину, ніж великий палець на руці, і це вказує на те, що вони, ймовірно, утворилися з відкладень, нанесених водою і вітром, або ж є вулканічним попелом. «Нам необхідно розібратися в цих двох гіпотезах», сказав доктор Ендрю Нолл з Гарвардського університету, Кембріджа, члена наукової команди марсохода Оппортьюніті і його близнюка, марсохода Спірита. Якщо скелі є осадовими, то вода - більш ймовірне джерело їх утворення, ніж вітер, сказав він.[19]

Гірські оголення мають у висоту 10 сантиметрів (4 дюйма), і як думають учені, є або покладами вулканічного попелу або відкладеннями, створені водою або вітром. Шари - дуже тонкі, в товщину що досягають всього кілька міліметрів.

Перша кольорова панорама місцевості на якій видно околиці кратера Ігл
Перша кольорова панорама місцевості на якій видно околиці кратера Ігл

«Виступ Оппортьюніті»[ред.ред. код]

Панорама  кратера «Ігл». На панорамі видно вихід гірських порід, утворений, як вважають вчені, не без допомоги води.
Панорама кратера «Ігл». На панорамі видно вихід гірських порід, утворений, як вважають вчені, не без допомоги води.

На 15 сол Оппортьюніті зробив фото скелі «Кам'яна гора» в області оголення кратера, з приводу якої виникло припущення, що камінь складається з дуже дрібних зерен або пилу, на відміну від земного піщанику, у якого ущільнений пісок і досить великі зерна. В процесі вивітрювання та ерозії шарів цієї породи вони набули вигляду темних плям.[20]

Фото, отримані 10 лютого (16 сол), показали, що тонкі шари в скелі сходяться і розходяться під малими кутами. Відкриття цих шарів було значуще для вчених, які планували цю місію для перевірки «гіпотези про воду».

Оголення «Ель-Капітан»[ред.ред. код]

Оголення гірської породи «Ель-Капітан»

19 лютого дослідження «Виступа Оппортьюніті» було оголошено успішним. Для подальшого дослідження було обрано оголення гірських порід, чиї верхні і нижні шари відрізнялися через розходження ступеня впливу на них вітру. Це оголення, близько 10 см (4 дюймів) у висоту, було названо «Ель-Капітан» на честь гори в штаті Техас.[21]

Оппортьюніті досяг «Ель-Капітан» на 27 сол місії, передавши перше зображення цієї скелі за допомогою панорамної камери.

На 30 сол Оппортьюніті вперше використав свій інструмент свердління (RAT) для того, щоб досліджувати скелі навколо «Ель-Капітан». Зображення нижче показує скелю після буріння і очищення отвору.

На прес-конференції 2 березня 2004 вчені обговорили отримані дані про склад порід, а також докази про наявність рідкої води під час їх утворення. Вони представили наступні пояснення невеликих витягнутих пустот в скелі, які видно на поверхні після буріння (див. останні два зображення нижче).[22]

Ці порожні кишені в породі відомі геологам як «порожнечі» (Vugs). Порожнечі утворюються, коли кристали, формуючись в гірській породі, вивітрюються за допомогою ерозійних процесів. Деякі з таких пустот на картинці схожі на диски, що відповідає певним типам кристалів, в основному, сульфатах.

Крім того, вчені отримали перші дані від мессбауерівського спектрометра MIMOS II. Так, спектральний аналіз заліза, що міститься в скелі «Ель-Капітан», виявив наявність мінералу ярозита. Цей мінерал містить іони гідроксидів, що вказує на наявність води під час формування породи. Аналіз, зроблений за допомогою теплового емісійного спектрометра (Mini-TES) виявив, що порода містить значну кількість сульфатів.

Opportunity photo of Mars outcrop rock.jpg Opp layered sol17-B017R1 br.jpg Xpe First Opp RAT-B032R1 br.jpg Voids on bedrock on Mars.jpg
Оголення гірських порід, знімок мікрокамери (MI) ровера. Тонкі пласти гірських порід, не зовсім паралельні один одному. Отвір у скелі, зроблений за допомогою RAT. Порожнечі в скелі.
Знімок мікрокамери ровера. Видно блискучі сферичні об'єкти на стінках траншеї.
«Чорниця»(гематит) на скелястому оголенні в кратері Ігл.
Скеля Бернс, кратер Ендьюранс

Оппортьюніті викопує траншею[ред.ред. код]

Ровер викопував траншею, маневруючи назад і вперед правим переднім колесом, в той час як інші колеса не рухалися, тримаючи ровер на одному місці. Він просунувся трохи вперед, щоб розширити траншею. «Ми проявили терпіння і ретельно підійшли до процесу викопування», - сказав Бісіедекі. Весь процес тривав 22 хвилини.

Траншея, викопана ровером, стала першою в історії Марса. Вона досягає приблизно 50 сантиметрів у довжину і 10 сантиметрів в глибину. «Це набагато глибше, ніж я очікував», - сказав доктор Роб Салліван з Корнельського університету, Ітака, штат Нью-Йорк, науковий член команди, яка працює в тісній співпраці з інженерами над завданням викопування траншеї.[23]

Дві особливості, які привернули увагу вчених: структура грунту у верхній частині траншеї, а також схожа за яскравістю грунт, що знаходиться на поверхні і в виритій траншеї, сказав Салліван.

Оглядаючи стінки траншеї, Оппортьюніті знайшов кілька речей, яких раніше не помічали, в тому числі і круглі блискучі камінці. Грунт був настільки дрібнозернистий, що мікрокамера (MI) марсохіда не змогла зробити фото окремих складових.

«Що знизу - то безпосередньо на поверхні»,[24] - Сказав доктор Альберт Янь, науковий член команди ровера з Лабораторії реактивного руху НАСА, Пасадена, Каліфорнія.

Кратер Ендьюранс[ред.ред. код]

20 квітня 2004 (95 сол) Оппортьюніті досяг кратера Ендьюранс, в якому видно кілька шарів гірських порід.[25] У травні марсохід об'їхав кратер, виконавши спостереження за допомогою інструмента міні-ТЕС, а також передавши панорамні знімки кратера. Скеля «Камінь Лева» була вивчена марсоходом на 107 сол, [26] її склад виявився близький до шарів, знайдених в кратері Ігл.

4 червня 2004 члени місії заявили про свій намір спустити Оппортьюніті в кратер Ендьюранс, навіть якщо не буде можливості з нього вибратися. Метою спуску було вивчення шарів гірських порід, видимі на панорамних знімках кратера. «Це - вирішальне і дуже важливе рішення для місії Mars Exploration Rovers», - сказав доктор Едвард Вейлер, помічник адміністратора НАСА з космічних досліджень.[27]

Спуск Оппортьюніті в кратер розпочався 8 червня (133 сол).[28] Було встановлено, що ступінь нахилу бічних стінок кратера не є непереборною перешкодою, більш того, у ровера залишався запас в 18 градусів. 12, 13 і 15 червня 2004 року (134-й, 135-й і сто тридцять сьомий сол) ровер продовжував спускатися в кратер. Хоча деякі з коліс прослизали, було встановлено, що прослизання коліс можливо навіть при куті нахилу в 30 градусів.

Під час спуску були помічені тонкі хмари, схожі на земні. Оппортьюніті провів приблизно 180 сол всередині кратера, перш ніж вибрався з нього в середині грудня 2004 року (315 сол).[29]

Панорама  кратера Фрам, 24 квітня 2004 (84 сол)
Панорама кратера Фрам, 24 квітня 2004 (84 сол)
Панорама  кратера Ендьюранс (приблизно в істинному кольорі)
Панорама кратера Ендьюранс (приблизно в істинному кольорі)

2005[ред.ред. код]

Метеорит Heat Shield Rock[ред.ред. код]

Після виходу з кратера Ендьюранс в січні 2005 року Оппортьюніті виконав огляд свого теплозахисного екрану, який захищав ровер при вході в атмосферу Марса. Під час огляду (345 сол) за екраном був помічений підозрілий об'єкт. Незабаром з'ясувалося, що це метеорит. Його назвали Heat Shield Rock(англ. «Камінь Теплового Щита»)[30] - Це був перший метеорит, знайдений на іншій планеті.

Після 25 сол спостереження, Оппортьюніті попрямував на південь до кратера під ім'ям Арго, який знаходився в 300 м від марсохода.[31]

Opportunity heat shield Sol335B P2364 L456-B339R1.jpg PIA07269-Mars Rover Opportunity-Iron Meteorite.jpg
Основний уламок теплозахисного екрану, який захищав ровер при вході в марсіанську атмосферу. Метеорит — Heat Shield Rock.

Південний транзит[ред.ред. код]

Роверу було наказано вирити траншею на широкій рівнині Плато Меридіана. Її дослідження тривало до 10 лютого 2005 року (366 сол - 373 сол). Потім ровер минув кратери «Елвін» та «Джейсон», і на 387 сол досяг «кратерів-трійнят» на шляху до кратеру Схід. Під час шляху Оппортьюніті встановив рекорд за відстанню, пройдену за 1 день - 177,5 метрів (19 лютого 2005 року). 26 лютого 2005 (389 сол) марсохід підійшов до одного з трьох кратерів, який назвали Натураліст. На 392 сол скеля під назвою «Нормандія» була обрана метою для подальших досліджень, марсохід вивчав скелю до 395 сол.

Оппортьюніті досяг кратера Схід на 399 сол; кратер був заповнений піском та інтересу для місії не уявляв. Роверу була дана команда їхати на південь, для пошуку більш цікавих структур.


Панорама «кратерів-трійнят», всі три кратера в правій частині зображення,  кратер Натураліст на передньому плані.
Панорама «кратерів-трійнят», всі три кратера в правій частині зображення, кратер Натураліст на передньому плані.

20 березня 2005 (410 сол) Оппортьюніті встановив черговий рекорд з пройденої відстані за 1 день - 220 метрів.[32][33][34]

Застряг в піску[ред.ред. код]

Анімація зі знімків, що демонструє зусилля Оппортьюніті покинути пухкий грунт, в якому він застряг.

Примітки[ред.ред. код]

  1. «Красный ветеран» (ru). Lenta.ru. 2014-01-25. Процитовано 2014-01-25. 
  2. «10 лет "Оппортьюнити" готов проработать на Марсе». astroblogs.ru. 23.01.2013. 
  3. Грани. Ру: названия американским марсоходам дала девятилетняя сирота из Сибири
  4. «Научные цели марсохода» (англійською). НАСА. Архів оригіналу за 2011-08-24. Процитовано 2011-06-05. 
  5. Rovers Launched on Delta IIs
  6. а б Technologies of Broad Benefit: Telecommunications.
  7. Technologies of Broad Benefit: Avionics
  8. Technologies of Broad Benefit: Software Engineering
  9. In-situ Exploration and Sample Return: Entry, Descent, and Landing.
  10. а б в In-situ Exploration and Sample Return: Autonomous Planetary Mobility.
  11. а б Batteries and Heaters
  12. Mars Exploration Rover Mission: The Mission
  13. Chang, Kenneth (November 7, 2004). «Martian Robots, Taking Orders From a Manhattan Walk-Up». The New York Times. Процитовано April 9, 2009. 
  14. Squyres, Steve (2005). Roving Mars: Spirit, Opportunity, and the Exploration of the Red Planet. Hyperion Press. с. 113–117. ISBN 978-1-4013-0149-1. 
  15. «MER - Batteries and Heaters». Jet Propulsion Laboratory. NASA. Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано 2012-08-13. 
  16. «NASA - NASA Mars Rover Arrives at New Site on Martian Surface». Nasa.gov. Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано 2012-07-15. 
  17. Crushing Rocks With Wheels(англ.)
  18. а б «NASA Facts: Mars Exploration Rover». NASA/JPL. October 24, 2004. Процитовано March 26, 2009. 
  19. «Scientists Thrilled To See Layers in Mars Rocks Near Opportunity». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано July 8, 2006. 
  20. «Embedded in it like blueberries in a muffin are these little spherical grains», said Dr. Steve Squyres of Cornell University, Ithaca, N.Y., principal investigator for the rovers' scientific instruments. He also said: «One other treasure, a clue that just popped up, not gonna quote any numbers yet, but we have now completed an APXS measurement on the outcrop and it has got a lot of sulfur in it.» [1]
  21. Moffett field (February 25, 2004). «El Capitan Is That A Rock Or What». Space Daily. Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано August 5, 2010. 
  22. «Opportunity Rover Finds Strong Evidence Meridiani Planum Was Wet». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано July 8, 2006. 
  23. «Opportunity Digs; Spirit Advances». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано July 8, 2006. 
  24. «Opportunity Examines Trench As Spirit Prepares To Dig One». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано August 7, 2006. 
  25. «Opportunity Arrives at 'Endurance Crater'». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано August 9, 2011. 
  26. «Opportunity Digs, Scuffs, and Cruises.». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано August 9, 2011. 
  27. «Mars Rover Opportunity Gets Green Light To Enter Crater». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано 7 July 2006. 
  28. «Opportunity Takes A Dip». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано August 9, 2011. 
  29. «Out of 'Endurance'». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано August 9, 2011. 
  30. «Hovering Near Heat Shield and a Holey Rock». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано August 9, 2011. 
  31. «Opportunity Continues on the Plains After Marking One Year on Mars». Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано August 9, 2011. 
  32. «Opportunity Continues to Set Martian Records». NASA/JPL. March 31, 2005. Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано April 26, 2009. 
  33. «Durable Mars Rovers Sent Into Third Overtime Period». NASA/JPL. April 5, 2005. Архів оригіналу за 2012-10-18. Процитовано April 26, 2009. 
  34. «Mars rover mission extended». CNN. 2005-004-07. Процитовано April 26, 2009.