Горячая новость: Завтрак с пользой

Как настойчивость Mars Rover НАСА будет охотиться на жизнь древних инопланетян

  • 05-08-2020
  • комментариев

КЕЙП-КАНАВЕРАЛ, ФЛОРИДА, СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ - 2020/07/30: Ракета Atlas V с марсоходом Perseverance NASA запускается с площадки 41 на мысе ВВС Кейп-Канаверал. Миссия Mars 2020 планирует высадить марсоход Perseverance на Красной планете в феврале 2021, где он будет искать признаки древней жизни и собирать образцы камней и почвы для возможного возвращения на Землю. Пол Хеннесси / SOPA Images / LightRocket с помощью Getty Images

На прошлой неделе НАСА запустило марсоход Perseverance Mars, ознаменовавший собой захватывающий новый момент в освоении космоса, основанный на более чем двух десятилетиях на Красной планете.

4 июля 1997 года НАСА высадило свой первый марсоход Sojourner на марсианскую поверхность. Около размера машины с дистанционным управлением она преодолела около ста метров в течение трех месяцев, анализируя камни и фотографируя. Семь лет спустя, в январе 2004 года, компания Spirit and Opportunity, двухместные вездеходы, которые приземлились на расстоянии нескольких недель, приступили к работе. Два года спустя Дух застрял и в итоге потерял силу. НАСА объявило о том, что оно прекратило свою деятельность в 2011 году. Но Opportunity продолжила путь, в конечном итоге охватив 28 миль марсианской местности, а затем в мае 2018 года пала пыльная буря. К тому времени Curiosity приземлился, самый большой и самый крутой из марсоходов.

Любопытство примерно размером с внедорожник. Он настолько большой, что не может приземлиться, используя обычный метод кувырка и отскока предыдущих роверов. Вместо этого НАСА должно было разработать новую систему, известную как небесный кран, которая использовала реактивные ракеты, чтобы остановить спуск Curiosity перед тем, как аккуратно спустить его на поверхность планеты.

5 августа 2020 года Curiosity отпразднует свою восьмую годовщину на красной планете, но не будет петь себя с днем рождения, как это было в 2013 году. К сожалению, это было разовое событие. Тем не менее, если когда-либо было время праздновать, это сейчас. Вскоре у Curiosity появится новый компаньон в Perseverance, последнем марсоходе НАСА.

Настойчивость началась с мыса Канаверал, штат Флорида, в 7:40 по восточному поясному времени 30 июля 2020 года на борту ракеты ULA Atlas V. Его задача - продолжить работу, начатую его предшественниками. Каждый из предыдущих роверов нашел доказательства, предполагающие возможность древней жизни на Марсе или, по крайней мере, условия, подходящие для поддержания жизни. Настойчивость отправится на миссию по астробиологии в поисках признаков древней микробной жизни на Марсе, в частности кратера Джезеро. Но миссия Perseverance только началась, и дорога к Марсу долгая.

Путешествуя со скоростью около 25 000 миль в час, «Настойчивость» уже преодолела более миллиона миль. Даже на этих впечатляющих скоростях путешествие займет более шести с половиной месяцев. Настойчивость запланирована на 18 февраля 2021 года.

На данный момент аппарат, надежно удерживаемый в капсуле аэросхемы, находится в режиме побережья. В течение следующих нескольких месяцев он будет пересекать межпланетное пространство, периодически внося поправки в курс. Планеты - движущиеся цели, постоянно путешествующие по своим орбитам. Удары друг о друга, как это красноречиво заявлял Скотти в «Звездном пути» 2009 года, похожи на попадание пули меньшей пули во время ношения повязки на глазах и верховой езды. Это может быть не так сложно, как все это, но это требует точности. Корректировки курса необходимы для того, чтобы «Настойчивость» не только добралась до Марса, как планировалось, но и достигла определенного предполагаемого пункта назначения. Его миссия зависит не только от безопасной поездки на красную планету, но и от прибытия в кратер Джезеро.

Команда, находящаяся здесь, на Земле, также будет использовать это время для тестирования приборов и систем, а также для практики маневрирования ровера с дубликатом, привязанным к Земле.

Когда Настойчивость достигнет Марса, она пройдет самую сложную и непростую часть миссии: приземление. Эта первая стадия этого процесса включает в себя попадание в атмосферу со скоростью около 13 000 миль в час. Это когда аэрошелл докажет свою ценность.

Попадание в атмосферу с такими скоростями, даже в атмосферу, такую же тонкую, как Марс, повышает температуру на тысячи градусов. Процесс приземления от точки входа в атмосферу до приземления на поверхности занимает около семи минут.

Это то, что известно как семь минут террора.

Эти моменты названы так, потому что в течение всего этого времени команда дома не может ничего сделать, если что-то пойдет не так. И из-за задержки сигнала они даже не будут знать о какой-либо фатальной проблеме, пока не станет слишком поздно что-либо с этим делать. К тому времени, когда первый сигнал достигает Земли, сообщая о входе корабля в атмосферу, он уже либо разбился, либо благополучно приземлился.

Вместо этого ученые и инженеры полагаются на точное планирование и разработку для выполнения последовательности посадки. К счастью, Perseverance будет использовать тот же процесс, который так успешно работал в предоставлении Curiosity. Итак, у нас есть некоторые признаки того, как это будет работать. Вот как это выглядит.

Аэрошелл, с Упорством внутри, поразит атмосферу. Марсианская атмосфера примерно в сто раз тоньше земной, достаточно толстая, чтобы создать проблему, но недостаточно толстая, чтобы оказать большую помощь в замедлении корабля. Тепловой щит будет нагреваться где-то в диапазоне 2400 градусов по Фаренгейту (1300 по Цельсию). Большая часть этого тепла будет отводиться от корабля. Если все пойдет хорошо, сама Настойчивость переживет чуть больше, чем теплый летний день.

Трение от атмосферы замедлит корабль примерно до 540 миль в час, все еще достаточно быстро, чтобы оставить кратер за 2,7 миллиарда долларов на Марсе.

Примерно на семи милях над поверхностью развернется парашют диаметром 70,5 футов, предназначенный для дальнейшего замедления спуска. Парашют выдержит десятки тысяч фунтов силы и что-то вроде 9 Гс. В этот момент тепловой экран больше не нужен и будет сброшен. Что еще более важно, это блокирует наземный радар, который имеет решающее значение для следующего этапа посадки.

Как только теплозащитный экран исчезает, недавно разработанная система Terrain-Relative Navigation включается. Он измеряет положение Perseverance относительно марсианской поверхности в режиме реального времени, уменьшая погрешность с нескольких километров до нескольких сотен футов. Это позволяет марсоходу приземляться в местах, где предыдущие миссии не осмеливались бы, таких как кратер Джезеро.

Даже с развернутым парашютом корабль все еще движется со скоростью 200 миль в час к поверхности. Он существенно замедлился по сравнению с начальной скоростью 13 000 миль в час, но все еще движется слишком быстро, чтобы безопасно приземлиться. Парашют, сделав все возможное, отрывается, и корабль движется в свободное падение. Вот когда начинается стадия спуска.

Массив из восьми ракетных двигателей, направленный на поверхность планеты, огонь. Но парашют все еще находится над кораблем и падает на землю, поэтому, прежде чем делать что-либо еще, эти ракеты должны сделать быстрый маневр, переместив аппарат на новую траекторию, подальше от парашюта. Оказавшись на новом месте, радиолокационная система проверяет место посадки и вносит окончательные поправки в курс до того, как ступень спуска остановит импульс кораблей.

Для того, чтобы предотвратить появление слишком большого количества пыли, эта ступенька фактически не приземляется на поверхность. Вместо этого он останавливается на высоте около двадцати футов над землей и опускает марсоход на поверхность, что называется «маневром небесного крана». Когда ровер, наконец, благополучно приземлился, кабель обрезается, и ступень спуска пролетает на безопасное расстояние до аварийной посадки.

Все это происходит за семь минут. Все это происходит без какого-либо влияния со стороны наземной команды. Это свидетельство инженерного дела, многолетней работы и надежды.

Пройдя сотни миллионов миль и пережив эти несколько напряженных моментов во время прибытия, Настойчивость, наконец, будет готова приступить к работе. Первым делом, проверка статуса.

Упорство пройдет через серию системных проверок, чтобы убедиться, что во время поездки не было нанесено никакого ущерба. Пройдет короткий тест-драйв и найдет место для небольшого вертолета, изобретенного в его животе, чтобы создать магазин.

Изобретательность намечена для выполнения первого активного полета в другой мир. Выбранная локация Perseverance будет служить посадочной площадкой для пяти полетов, иногда в течение первых 90 дней миссии. Эти полеты будут наблюдать некоторые из 23 бортовых камер Perseverance.

Изобретательность не имеет собственных научных инструментов и не будет проводить никаких дополнительных экспериментов. Он предназначен для демонстрации технологий, по сути, для подтверждения концепции, чтобы увидеть, достижим ли управляемый полет на Марсе.

В то время как управляемый полет является проверенной временем технологией на Земле, марсианская среда ставит несколько ключевых задач. Его атмосфера намного тоньше, чем мы привыкли здесь дома, а это означает, что для подъема меньше воздуха. Чтобы преодолеть это, Ingenuity был построен легкий, всего около четырех фунтов, и его лопасти ротора вращаются со скоростью 2400 оборотов в минуту. Его также нельзя будет контролировать напрямую, опять же из-за задержки сигнала с Земли на Марс. Инструкции будут отправлены заранее, и во время полета у корабля будет определенная автономия.

В случае успеха Ingenuity заложит основу для будущих будущих миссий на Марс, открыв воздушную динамику, недоступную в настоящее время. Использование уроков, извлеченных из этой миссии, может позволить летающим зондам выполнять разведку, предоставлять аэрофотоснимки высокой четкости и достигать мест, недоступных для ровера.

Когда полеты «Изобретательности» будут завершены, «Настойчивость» перейдет к своей основной миссии: поиску прямых доказательств прошлой жизни на Марсе.

В то время как предыдущие исследования Марса предоставили доказательства потенциальной обитаемости красной планеты, «Настойчивость» - первое средство, способное решить вопрос раз и навсегда.

Кратер Джезеро был когда-то дельтой реки, миллиарды лет назад. Предыдущие исследования показывают, что кратер обрамлен карбонатными отложениями. Подобные отложения на Земле связаны с окаменелыми ракушками и кораллами.

Учитывая водянистое прошлое кратера Джезеро и наличие там отложений, есть надежда, что настойчивость может найти там окаменелую запись древней жизни.

У Настойчивости есть набор инструментов, специально предназначенных для изучения химического состава марсианской геологии. Его SuperCam способен к химическому анализу и минералогии. Планетарный прибор для рентгеновской литохимии (PIXL) отображает элементный состав поверхностных материалов. SHERLOC (они действительно с ума сошли от названий инструментов) расшифровывается как «Сканирование среды обитания с помощью комбинационного рассеяния и люминесценции для органических и химических веществ». Он использует спектрометр и УФ-лазер для идентификации органических соединений.

Эти инструменты помогут Perseverance найти подходящие места и интересные места для сбора образцов керна. Затем эти образцы будут храниться в металлических пробирках для последующего извлечения и исследования.

План будущей миссии, запланированной в настоящее время на 2026 год, состоит в том, чтобы отправиться на место сбора с марсоходом, собрать сохраненные образцы и поместить их в ракету, которая вернет их на Землю. Если повезет, он вернется на Землю в 2031 году.

В дополнение к биологической миссии Perseverance будет проведена еще одна демонстрация технологии с использованием эксперимента по использованию in-situ ресурсов с использованием кислорода на Марсе. MOXIE будет производить кислород из атмосферного углекислого газа. Успех этого эксперимента станет полезным инструментом для будущих миссий с экипажем на Марс.

В случае успеха эта технология даст возможность будущим астронавтам отбирать кислород из марсианского воздуха для использования в качестве топлива и для дыхания.

Упорство будет выполнять свою миссию в течение одного марсианского года, примерно два года на Земле. Хотя, если предыдущие марсоходы являются каким-либо признаком, это новейшее дополнение к марсианскому населению переживет свою запланированную миссию и продолжит обеспечивать ценную информацию в течение многих последующих лет. Его цели амбициозны и потенциально могут изменить мир. Настойчивость проложит путь к будущему исследованию солнечной системы, как с экипажем, так и с роботами, и расширит наши знания о нашем месте в космосе. Даже в невесомости это большой вес для переноски.

Благодаря совместным усилиям тысяч инженеров и ученых и небольшой удаче мы справимся. Безопасного путешествия, Настойчивость. Мы болеем за вас.

комментариев

Добавить комментарий