Mars Tudományos Laboratórium

Mars Tudományos Laboratórium
Űrszonda A marsi Curiosity rover önarcképe a MAHLI (Mars Hand Lens Imager) felhasználásával (2021. március 27.). Általános adatok

Szervezet	NASA
Építész	Sugárhajtómű laboratórium
Terület	A Mars talajának molekuláris és atomi összetétele, geológia
Állapot	A misszió folyamatban van
Más nevek	Kíváncsiság ( csak a rovernél )
Dob	2011. november 26
Indító	Atlas V 541
Az operatív misszió kezdete	2012. augusztus 6
Feladat vége	2026 körül
Élettartam	22 hónap (elsődleges küldetés)
COSPAR azonosító	2011-070A
Webhely	A NASA JPL webhelye

Fő mérföldkövek

Megtett távolság	24,85  km (2020. március 4.)

Technikai sajátosságok

Szentmise az induláskor	899  kg (rover)

Fő eszközök

MastCam	Spektrométer kamerák
MAHLI	Mikroszkóp kamera
APXS	Spektrométer az X-sugarak , és alfa-részecskék
ChemCam	Háromszoros spektrométert , teleszkópot a lézeres abláció fókuszálásához és mikrokamerát tartalmazó készlet ( LIBS technika )
Pálya	Röntgen fluoreszcencia diffraktométer és spektrométer
ÜLT	Kémiai elemző laboratórium
RAD	sugárzás detektor
DAN	Neutron detektor
REMS	Meteorológiai állomás
KEDD	Leszálló kamera

Mars Science Laboratory ( MSL francia „Mars Science Laboratory”) egy küldetése feltárása a bolygó március egy rover ( rover ) a Központ által kifejlesztett JPL társított űrügynökség USA a NASA . Az űrszonda beindul 2011. november 26egy Atlas V hordozórakétával . A leszállási hely, amelyre az űrszonda leszállt 2012. augusztus 6, a Gale kráterben található . Korlátozott kerületen belül, tehát kompatibilis a rover autonómiájával, olyan formációkat mutat be, amelyek tükrözik a bolygó fő geológiai periódusait, beleértve azt - a Noachien-t is -, amelyek lehetővé tették az élő szervezetek megjelenését . Menet során a rover nevű Curiosity , megvizsgálja, hogy egy környezet kedvez a megjelenése az élet létezett, elemzik az ásványtani összetétel , tanulmányozza a geológia a terület feltárása és adatokat gyűjtenek a meteorológia és sugárzások , amelyek elérik a föld bolygó. A küldetés időtartama kezdetben egy marsi évben van meghatározva , azaz hozzávetőlegesen 669  szol (marsi napos nap) vagy 687  földi (nap) nap .

A rover kíváncsiság ötször nehezebb, mint elődjei, a Mars Exploration Rovers (MER), amely lehetővé teszi, hogy készítsen 75  kg tudományos eszközök, köztük két mini-laboratórium, amely lehetővé teszi, hogy elemezze a komponensek a szerves és ásványi anyagok , valamint, hogy egy távoli azonosító rendszert a kőzetek összetételéhez egy lézer hatására . A fedélzeti laboratóriumokat kifinomult mintagyűjtő és kondicionáló rendszer működteti, beleértve a fúrótornyot . A megnövekedett energiaigény kielégítésére és a marsi téli és éjszakai korlátainak leküzdésére a rover egy radioizotóp termoelektromos generátort használ, amely felváltja az előző küldetések során használt napelemeket . Végül a fejlett szoftverekből származik előnye, hogy a marsi talajon navigálhasson és elvégezhesse a rá váró összetett feladatokat. A rovert 20  km megtételére tervezték, és 45 ° -os lejtőkön is megmászhat .

A Földről induló űrszonda tömege 3,9 tonna, és magában foglal egy körutazást, amelynek feladata a szonda Mars bolygó közelébe juttatása, a marsi légkört nagy sebességgel áthaladó visszatérő jármű és az utolsó utáni süllyedési szakasz. a leszálláshoz vezető fázis. Ahhoz, hogy a 899 kg-os rovert a marsi talajra a tudományos célok által megkövetelt pontossággal lehessen elhelyezni, az elődök által alkalmazott leszállási technikát alaposan módosították: a légköri visszatérési fázist részben szabályozzák, hogy korlátozzák a leszállási területet egy 20  km hosszú ellipszisnél, és 7 km széles  . A rovert egy helikopterdaruként működő süllyedési szakasz óvatosan a földre helyezi , ez az egyetlen módszer, amely kompatibilis a tömegével.   

Az MSL a NASA legnagyobb ambiciózus bolygóközi küldetése az évtizedben . A szonda és a rover összetettsége, valamint az új űrtechnológiák kifejlesztésének szükségessége a fejlesztés során az eredeti koncepció jelentős változásához vezetett: az ebből eredő költségtúllépés szinte a teljes projekt törléséhez vezetett. Az eredetileg 2009- ben tervezett indítást el kellett halasztani a következő, 26 hónappal később, 2011-ben induló ablakra . A projekt teljes költségét 2011-ben 2,5 milliárd dollárra becsülik .

A kontextus

A Mars bolygó, az űrkutatás kiemelt célpontja

Az űrkutatás kezdete óta a Mars bolygó volt a Naprendszerben indított bolygóközi küldetések kedvenc célpontja . A Naprendszer többi bolygójával ellentétben a Mars kétségkívül a múltban kétségkívül hasonló körülmények között élt a Földön . Megengedhetik, de ezt még meg kell erősíteni, hogy lehetővé tegyék az élet megjelenését. A Mars jelenleg is fenntartja a légkört, valamint a jég formájában lévő vizet a pólusokban. Közelsége viszonylag megkönnyíti az űrszondák odaküldését. Emellett a Mars elengedhetetlen célpont, ha az emberiség ambiciózus, emberes űrprogramba akar indulni. Ebből a szempontból felderítő missziókat kell végrehajtani.

Tudományosan a Mars kutatásának jelenleg három célja van:

• megérteni a bolygó keletkezését és evolúcióját;
• rekonstruálja éghajlatának történetét  ;
• megtudja, hogy a Mars képes-e menedéket nyújtani az életre, vagy a múltban védett-e.

A három kérdésre adott válaszok valószínűleg segítenek megérteni saját bolygónkat.

Robotmissziók és a Mars felfedezése

A műszaki megvalósíthatóság és a költségek miatt mindeddig nem hajtottak végre űrhajós személyzet kutatási projektet. Továbbá, mivel az elején a űrkorszak , a Mars-kutatás bízták robot küldetések , és minden bizonnyal így is marad a következő húsz évben. Ezek a küldetések fokozatosan lehetővé tették számunkra, hogy jobban megismerjük ezt a bolygót anélkül, hogy végleges választ adnánk a fő tudományos kérdésekre. Az űrhajó, amely a fejlett tudásunk legtöbb keringő (űrszondák helyezzük pályára a Mars körül) képes, köszönhetően az egyre kifinomultabb eszközöket, az adatgyűjtés a felszínen az egész bolygót., A légkör, valamint bizonyos mértékben a pincében .

A Mariner 4 az első bolygóközi szonda, amely megközelítette a Marsot, a 1965. július 15 ; ezután megsemmisítette a Földhöz közeli jellemzőkkel bolygó képét azáltal, hogy visszaküldte az első fényképeket egy elhagyatott világról, amelyet becsapódási kráterek tarkítottak , kinézetének meglehetősen közel a Holdhoz . Az első marsi keringő Mariner 9 ( 1971 ) ezt a látást minősítette azzal, hogy kimutatta, hogy a Marsnak különböző geológiai képződményei voltak: kanyonok , vulkánok , sarki sapkák , dűne mezők. A kutatógépek első hulláma, amelyek közül néhány szovjet volt , például március 3 ( 1972 ) és március 6 ( 1974 ), a Viking program két pályájával és két leszállójával végződött ( 1975 ). Ezek egy mini kémiai laboratóriumot hordoztak, amely képes volt felismerni az életformák létezését. Az elemzések kétértelmű eredményeit általában negatív válaszként értelmezték. A következő húsz év szüneteltette a missziók küldését a Marsra, három amerikai és szovjet kudarccal tarkítva . A Föld egyes felfedezései azonban megkérdőjelezték a steril Mars bolygó most elfogadott elképzelését: az életformákat különösen ellenséges helyeken fedezték fel az óceánok fenekén vagy a sivatagi régiókban . A Mars Globális Földmérő keringője ( 1996 ) a NASA visszatérését jelenti a Marsra. Felfedezi a szürke hematitban - a víz jelenlétében képződő vas-oxidban - gazdag régiókat , észlel egy maradvány mágneses teret, amely azt jelzi, hogy a Marsot korábban a mágneses gát védte az űrből történő sterilizálástól az űrből. A dinamikus légkör olyan megnyilvánulásai, mint a vízfolyások jelenléte, amelyek hiányoznak a korábbi küldetések fényképeiről, és amelyek a víz hatására keletkezhettek. Az európai keringő Mars Express ( 2003 ) műszerei lehetővé teszik a jég formájában tárolt nagy mennyiségű víz jelenlétének megerősítését a sarki sapkák szintjén, a közelmúltban megjelenő metán nyomainak kimutatását a légkörben. a bolygó, amelynek eredete akár biológiai, akár vulkanikus lehet, és végül agyagos üledékeket fedezhet fel, amelyek csak enyhén savas felszíni víz jelenlétében jelenhetnek meg , tehát az életet elősegítő környezetben. A Mars Reconnaissance Orbiter ( 2006 ), különlegesen nagy teljesítményű kamerákkal felszerelve, ezeket a felfedezéseket finomítja azáltal, hogy szisztematikusan felméri a talajt, amely tükrözi a víz jelenlétét: agyag, karbonát és szulfát lerakódásait . A keringő viszonylag alacsony szélességeken is érzékeli a víz jelenlétét, ami megerősíti, hogy a marsi légkör megtartja a bolygó tengelyének dőlésszögének közelmúltbeli változásának nyomait.

Landerek és roverek

A futómű (fix) és robotok mobil képes utazni a föld, eddig játszott egy szerényebb szerepet Mars: elsősorban ők felelősek érvényesítése terén levonásokat megfigyelések keringő. Az MSL átveszi a két viking statikus landolót, amely megkísérelte azonosítani az élők nyomait ( 1975 ), a Pathfinder landertől ( 1996 ), amely először hajtotta végre a mérsékelt méretű ( 10,6  kg ) rovert, megkeresztelte Sojourner , MER rovereket ( 2003). ) súlya 174  kg, akik elsőként végeztek valódi földtani munkát a terepen, azonban a súlykorlátozások által korlátozott műszerekkel, végül a marsi északi sark sarkának tanulmányozásáért felelős Phoenix statikus lander ( 2008 ).

A vízi jármű marsi talajra történő leszállítása nehéz feladat, ezt három szovjet kézműves és nemrégiben a Mars Polar Lander ( 1998 ) és a Beagle 2 ( 2003 ) kudarcai is bizonyítják . A Mars valóban erős gravitációval rendelkezik, ha összehasonlítjuk a Holddal (a Földé valamivel több, mint egyharmada meghaladja a Hold dupláját); ráadásul az űrszondáknak ahhoz, hogy elérjék a bolygót, nagy sebességgel (kb. 5-6 km / s ) kell érkezniük  . A fő a fékek használata rakétamotorokhoz gyakorolt a Holdon ( Hold-modul a Apollo programban vagy Lunokhod próba ) kizárt, mivel a tömeg indítandó lenne elérhetetlen meglévő rakéták és a költségek megengedhetetlen lenne. Ezért ki kell használni a fékerőket, amelyeket az űrhajó súrlódása generál a marsi légkörben. De vékony és vékony: az MSL rover megtervezésekor elsajátított technikákkal gyakorlatilag nem lehet egy tonnánál nagyobb gépet szállítani marsi talajon, vagyis a Mars tömegén. Science Laboratory a Curiosity rover .

A projekt keletkezése

Az MSL és a MER rover összehasonlítása

Funkció	Mars Tudományos Laboratórium	Mars Exploration Rover
Vágott	3 × 2,7  m 2,2  m magas	1,6 × 1,6  m 1,5  m magas
Tömeg	899  kg	170  kg
Hasznos teher	75  kg (10 hangszer)	5  kg (5 hangszer)
Távirányító kar	2,1 méter hosszú, 2 hangszer, minta előkészítés	0,8 méter hosszú, 3 hangszer
Energia	Emeletenként 2700  wattóra	1000  wattóra emeletenként
Autonómia	20  km	700  m
A megbízás névleges időtartama	98 hét	13 hét

A Marsra szakosodott planetológusok egyik fő célja, hogy elemezni lehessen a marsi talaj mintáját a Föld laboratóriumaiban. A 1988 , a mintát vissza projekt került kidolgozásra, de annak ára időpontjában becsült hét milliárd dollárt, tartották túlságosan magas a döntéshozók. Az 1990-es évek során a NASA a CNES- szel együttműködve újraindította a projektet  : a forgatókönyvet az olcsó ( jobb, gyorsabb, olcsóbb , franciául "jobb, gyorsabb, olcsóbb") missziók "doktrínája" alapján dolgozták ki. majd a NASA adminisztrátora, Daniel Goldin . De az 1999-es két Mars-küldetés , a Mars Polar Lander és a Mars Climate Orbiter kudarca, ennek a politikának a termékei, valamint a költségek realisztikusabb megközelítése véget vetett a 2000-es évek eleji mintaprogramnak . A tudományos közösség egy másik fő célkitűzést követett, amely egy geofizikai hálózat felállítása, amely statikus automata állomásokból áll, a Mars felszínén helyezkednek el, és felelős a meteorológiai , szeizmológiai és geológiai adatok gyűjtéséért . Az 1990-es évek folyamán a nemzetközi együttműködés keretében számos projektet ( MarsNet , InterMarsNet ) dolgoztak ki ezen állomáshálózat felállítására, de mindegyik pénzügyi okokból kudarcot vallott.

A 2000-es évek elején a nagyszabású marsi projektek már nem kerültek napirendre a NASA-n belül, csakúgy, mint a nemzetközi együttműködés kapcsán, pénzügyi támogatás hiányában. Az Amerikai Űrügynökség korlátozott kapacitással fejleszti a MER rovereket , míg az Európai Űrügynökség építi az első Mars Express Mars-pályáját . A középtávú stratégia érdekében a NASA felkéri a nemzetközi tudományos közösséget képviselő munkacsoportot, a Mars Science Program Synthesis Group-ot , hogy határozza meg a marsi kutatások irányait a 2010–2020- as évtizedben . A bizottság munkájának eredményeként elkészített fehér könyv 2003- ban készült . Az 1990-es évek misszióinak közös szálaként szolgáló víz keresését az élet megjelenését lehetővé tevő alkatrészek keresése váltja fel. Négy kutatási területet azonosítanak olyan prioritásokkal, amelyek a meglévő missziók nyomai során felfedezhetők lehetnek - különös tekintettel az MRO-ra , amelynek elindítását 2005-re tervezik - vagy a jövőben:

1. Ha bebizonyosodik, hogy a Mars forró és párás időszakot élt át, elemezze az üledékrétegeket, és keresse meg a Mars múltjában élő élet jeleinek jelenlétét;
2. Ha a jelenlegi vagy korábbi hidrotermális aktivitás jeleit azonosítják, fedezze fel a helyszíneket, keresve a jelenlegi vagy a múlt élet jeleit;
3. Ha vannak jelek az élet jelenlétére a Marson, és ha politikai támogatás létezik, indítson minta-visszatérési missziót, amely a talajgyűjtés során roverre támaszkodik;
4. Ha kiderül, hogy a Marsnak nem volt meleg és párás periódusa, tanulmányozza a Mars illékony gázainak történetét, határozza meg a Marson eredetileg uralkodó körülményeket és a bolygó evolúcióját annak érdekében, hogy átfogóan megértsék a Mars evolúcióját , A Vénusz és a Föld.

A nehéz és sokoldalú Mars Science Laboratory rover fejlesztésének elindításáról 2003-ban született döntés, amely ennek a munkának volt a közvetlen eredménye. Műszerezése lehetővé teszi, hogy tanulmányozza a Marson lévő szén kémiai tulajdonságait , egyértelmű adatokat szolgáltasson a marsi geológiáról és elemezze a hidrotermikus lerakódásokat, vagyis megfelelő eszköz legyen a három tengely számára. Leszállásának pontossága (20 km- nél kisebb hibahatár  ) és garantált autonómiája (legalább 20  km ) lehetővé teszi, hogy a Mars felszínén landolással járó küldetés során először a marsi helyszíneket célozzák meg legérdekesebb módon, általában megkínzott domborművek jelenléte vagy egy kis felület jellemzi. Figyelembe véve költségeit, a Mars Tudományos Laboratórium csatlakozik a NASA legambiciózusabb bolygóközi misszióit összefogó, kiemelt programhoz, amelynek költségvetése akár több milliárd dollár is lehet, és amelyek körülbelül tízévente indulnak.

A küldetés céljai

A Mars Tudományos Laboratórium küldetésének négy fő célja van:

• annak meghatározása, hogy létezhettek-e életre alkalmas körülmények a Marson;
• jellemezze a Mars éghajlatát;
• adja meg a Mars geológiáját  ;
• készüljön fel a vörös bolygó emberi felfedezésére .

Ezt szem előtt tartva, és különösen a bolygó lakhatóságának szempontjából, a Mars Tudományos Laboratóriumnak nyolc fő tengely mentén kell dolgoznia:

1. Azonosítsa a Mars felszínén jelen lévő szerves vegyületeket, és állapítsa meg azok eloszlását és koncentrációját;
2. Számszerűsítse a biokémia alapvető kémiai elemeit  : szén , oxigén , hidrogén , nitrogén , foszfor és kén  ;
3. Azonosítsa a biológiai folyamatok nyomát  ;
4. Jellemezze a marsi felszín és a talaj felszíni rétegeinek összetételét ásványtani , izotópos és kémiai szempontból  ;
5. Ismerje meg a Mars talajainak és kőzeteinek kialakulását és időjárási folyamatait ;
6. Meghatározni a Mars légkörének evolúciós mintázatát az elmúlt négymilliárd évben;
7. Megállapítja a víz körforgását és a széndioxid körforgást a Marson, valamint e két molekula jelenlegi eloszlását a bolygón;
8. Mérje meg a Mars felszínén a sugárzás széles spektrumát kozmikus sugarakból , a napkitörések által kibocsátott energetikai protonok töréséből vagy a koronatömegkibocsátásból származó lökéshullámokból , vagy akár a légkörben bekövetkező maghasadási reakciókból származó másodlagos neutronokból .

A leszállóhely kiválasztása

A Mars Science Laboratory leszállóhelyének kiválasztása döntő fontosságú a misszió sikeréhez. A helyszínnek geológiai környezetet vagy az élet szempontjából kedvező környezetet kell bemutatnia. Lehetővé kell tennie a lehető legkülönfélébb kísérletek elvégzését a feltárható kutatási vonalak számának maximalizálása érdekében. Ideális esetben a leszállási helyről elérhető régiónak olyan spektrumokat kell mutatnia, amelyek több hidratált ásvány , például hidratált szulfáttal ellátott agyagok egyidejű jelenlétét mutatják . A hematit , más vas-oxidok , a szulfátok , a szilikátok és talán néhány klorid megengedhették volna a marsi élet megkövesedését.

Azok a helyek, amelyek valószínűleg megőrizték a múlt életének nyomait, markáns domborzatot mutatnak be, így sokféle kibúvót és sziklát kínálnak. A Mars Science Laboratory küldetés tervezőinek ezért olyan járművet kellett kifejleszteniük, amely teljes biztonsággal képes elérni és felfedezni az ilyen helyszíneket. A misszió technikai korlátai (a szonda tömege, leszállási forgatókönyv) szükségessé teszi a leszállási hely kiválasztását a Mars egyenlítőjétől 45 ° -nál kevesebb és 1000  m- nél kisebb tengerszint feletti magasságban .

A legjobb helyszín kiválasztásához a NASA ötleteket kér a nemzetközi tudományos közösségtől. Több mint 90 javaslatok csoportosítva 33 általános oldalakat tanulmányozzák és osztályozott közben 1 st  kongresszuson adja meg a MSL leszállóhelyet tartott2006. június. Ez a kongresszus és az azt követő konferenciák az egész tudományos közösség számára nyitottak. Néhány más helyszín felkerül az első listára és megvizsgálásra kerül a második kongresszuson, amelyet a következő évben tartanak2007. októberés amely rangsor, majd szavazás után tíz helyszín kiválasztásával ér véget. A 3 -én  kongresszuson tartott2008. szeptember, Átdolgozza és hét helyszínre redukálja a választékot: Eberswalde kráter , Holden kráter , Gale kráter , Mawrth Vallis , Nili Fossae , Miyamoto kráter és a Meridiani Planumtól délre .

Végül 2008 novemberében négy helyszínt választottak ki :

2009-ben előre kiválasztott leszállóhelyek

Rang	Webhely	Elérhetőség	Jellemzők	Erős pontok	Gyenge pontok
1	Delta az Eberswalde kráter	24,0 ° D • 327,0 ° K magasság: -1,45  km	Régi agyag delta invertált mentességre szája egy vízgyűjtő .	Diverzifikált stratigráfia egy 5  km mély kráterben , a Noachianus korából származik.	A képzési folyamat még pontosabban meghatározandó. A por érdekes helyeket fedhet le.
2	Hordalékkúp a kráter Holden	26,4 ° D • 325,3 ° K magasság: −1,94  km	Kráter struktúrákkal, amelyek összekapcsolódtak egy könnyezett múlttal.	Jól megőrzött hordalékrendszer üledékes rétegekkel, amelyek lehetővé teszik az éghajlati múlt rekonstruálását. Sokféle kőzet terjed a Mars történelmének széles periódusán.	A lerakódások nem kapcsolódhatnak a lacustrine múltjához. Az élő organizmusok megőrzésére alkalmas filoszilikátok alacsony változata .
3	Gale kráter	4,6 ° D • 137,2 ° K magasság: −4,45  km	Ütközési kráter, amely egy 5  km magas középső halomból áll, amelyet áttörések haladnak át.	Diverzifikált rétegek a központi halmon, beleértve a filoszilikát- és szulfát típusú hidratált ásványokat, amelyek akkor rakódtak le, amikor a krátert egy tó foglalta el.	A geológiai képződés összefüggéseit továbbra sem ismerik megfelelően. A legérdekesebb helyek az ellipszison kívül találhatók, ahol a leszállási zóna elfér.
4	Mawrth Vallis	É 24.0 ° • K 341.0 ° K magasság: −2.25  km	Hosszú hidrológiai múlttal rendelkező ősi folyóvölgy .	Hozzáférés a négy helyszín legrégebbi szikláihoz. Különösen nagy a diverzifikált hidratált kőzetek aránya.	Nincs konszenzus az ülepedési folyamatról. Előfordulhat, hogy az MSL műszerek nem tudnak információt szolgáltatni a lelőhely geológiai történetének felkutatásához.

Nili Fossae-t , amely szintén érdekes jellemzőkkel rendelkezik (különösena metánt felszabadító hidrotermizmus ), Mawrth Vallis nagyon kevéssé előzimeg a 2008. évi szavazás során, mivel a leszálláshoz az utóbbihoz képest megnövekedett kockázatok vezetnek. Az augusztus 20, 2009 , a NASA kérést kap más leszállóhely javaslatok megvitatására a 4 th  kiválasztási kongresszus, amely zajlik végén szeptember 2010 . Ezt a műhelyt egy utolsó, 2011. március 2- i  hétköveti, a misszió megkezdése előtt, 2011 novemberére . Júniusban a lehetséges leszállási helyek száma kettőre csökken: Gale és Eberswalde . A2011. július 22, végül a Gale kráter helyét választják a Mars Tudományos Laboratórium missziójának célpontjául .

Tudományos felszerelések

A rover 10 tudományos műszert indít, hogy lehetővé tegye a víz nyomainak felismerését , a kőzetek pontos elemzését , az ásványi anyagok tanulmányozását március felszínén , a kimutatott molekulák kiralitásának mérését és a fényképek nagy felbontású elkészítését . Ezen eszközök egy részét külföldi laboratóriumok részvételével fejlesztették ki. Ez a berendezés négy kategóriába sorolható:

• a távmérést lehetővé tevő és a rover árbocában elhelyezkedő két műszer: a MastCam kamera és a ChemCam lézeres ablációs és spektrometriai rendszer, amely a kőzetek összetételét lézerrel határozza meg , biztosítja a környezet első kémiai elemzését és geológiai elemzését;
• két műszer érintkezik az elemzés tárgyával, amelyek érzékelői a robotkar végén helyezkednek el: az APXS röntgenspektrométer és a MAHLI mikroszkóp kamera biztosítja a kémiai összetételt és a részletes képeket, megkönnyítve a minták kiválasztását elemezni kell;
• két elemző laboratórium található a rover testében, amelyet talajjal vagy marsi kőzetmintával látnak el a fúró és a rover karjának végén elhelyezett mini kotrógép: a CheMin, amely elvégzi az ásványtani elemzést, és a SAM, amely a szerves és illékony elemek elemzését végzi ;
• négy marsi környezetet jellemző eszköz: a REMS meteorológiai állomás, a RAD energetikai részecske-detektor, amely a földet érő sugárzást méri, a DAN neutron detektor, amely a víz jelenlétének felismeréséért felelős a közeli altalajban, és a MARDI leszálló színpadi kamera, amely fényképeket készít a környező területet leszállás előtt.

MAHLI

A Mars Hand Lens Imager (rövidítve MAHLI) egy mikroszkópos kamera, amely a rover karjának végén található szerszámtartóra van felszerelve. Lehetővé kell tennie a kőzetek, a talaj, a fagy és a jég összetételének és mikrostruktúrájának jellemzését, amelyek egy mikron és egy centiméter közötti skálán azonosíthatók. Színes képeket biztosít látható fényben . A kamera fej el van látva 4 fehér fényű LED-ek , hogy megvilágítsa a cél, amikor rásegítéssel juttattuk árnyék, vagy éjjel, és 2 ultraibolya LED-ek előállítására fluoreszcencia és így észleli karbonát ásványokat és evaporitok . A kamera 20,5 mm- től a végtelenig fókuszálhat  , optikai tere 34 és 39,4 ° között lehet. A lehető legközelebb a fényképezett objektumhoz a lefedett mező 18 × 24  mm , a maximális felbontás pedig 15 mikrométer / pixel , az 1600x1200 pixeles CCD-érzékelőnek köszönhetően . Két érzékelő lehetővé teszi a rendszer számára, hogy elkerülje az optika közvetlen érintkezését a fényképezett objektummal. A MAHLI rendelkezik autofókusszal, de a földi személyzet megkérheti őt, hogy szerezzen ugyanazon objektum 8 képsorozatát különböző fókusszal, hogy háromdimenziós képet kapjon, mivel a legközelebbi mélységélesség 1,6  mm (és így képes lesz kép nagy mélységélességgel a fedélzeti fókuszrakó szoftvernek köszönhetően ). A MAHLI használható a rover vagy a terep konfigurációjának ellenőrzésére is: karnyújtásnyi pozíciója lehetővé teszi, hogy magasabb helyzetbe hozza, mint a MastCam kamerák. A fény spektruma lefedett tól 380 , hogy 680 nm-en . A kamera videó kapacitása 7 kép / másodperc 720p (1280x720 pixel) formátumban .  

MastCam

MastCam ( Mast Camera ) egy sor két kamera csatlakozik a tetején a MSL rover árboc magassága körülbelül 1,97 méterrel a föld felett, amely biztosítja a szín, látható fény és a közeli infravörös képek . Ezeket használják a környező föld földtani jellemzőinek azonosítására és a helyszín domborzatának rekonstrukciójára. Fel kell jegyezniük a meteorológiai jelenségeket (felhők, fagy, a szél által felrobbant por) és hozzájárulniuk kell a navigációs feladatokhoz. Akár 0,15 mm méretű részleteket is megfigyelhetnek  . Az eredeti tervek szerint a két kamerának azonosnak és 6,5–100 mm fókusztávolságú (15-ös arányú) zoom- nal kellett rendelkeznie  . Költségvetési döntéseket követően és több fordulat után végül két rögzített gyújtótávolságú kamerát választottak ki: bal oldalon egy  34 mm-es fókusztávolságú " széles látószögű "  kamerát  (MastCam 34-nek hívják), amely f / 8-nál nyílik és teret takar. ° x15 °, a jobb oldalon pedig egy 100  mm-es teleobjektívvel (MastCam 100) ellátott kamera, amely f / 10-nél nyílik és 5,1 ° x5,1 ° -os mezőt fed le. A nagylátószögű kamera 150 perc átfedésével 25 perc alatt 360 ° -os panorámát érhet el.

Nyolc szűrők egy sávszélességű kezdve 440 nm és 1035 nm lehet helyezni az objektív elé. E szűrők közül csak három közös mindkét kamerán. A korábban a landereken és a rovereken használt modellektől eltérően színes képet kapunk anélkül, hogy 3 kék-zöld-piros szűrővel készített fényképet kellene egymásra helyezni. A kép rögzítése egy 1200 × 1600 képpontos érzékelő a tömörített JPEG formátumban vagy nyers RAW formátumban . A képeket 8 gigabájtos flash memóriában tárolják, amely 5500 fényképet képes tárolni. Ez a tárolókapacitás azonban éppen elegendő egy panoráma rögzítéséhez az összes rendelkezésre álló szűrővel. A fókusz 2,1  méter a végtelenig: rögzítheti a csapat a Földön, vagy autofókusszal határozhatja meg . Az expozíciós idő automatikusan kiszámolható, vagy a földi vezérlők előírhatják. A kamerák rögzítésére video formátum 720p (1280x720 pixel), amelynek mértéke a 10 fps vagy 5 fps a teljes felületen a szenzor.

KEDD

A MARDI ( MARs Descent Imager ) egy színes kamera, amelyet a rover futóműve alá szereltek, és amely felelős a leszállóhely feltérképezéséért a marsi talajra történő ereszkedés során. 70 ° x55 ° mezőt fed le. A fényképezőgépnek kb. 500 fényképet kell készítenie (5 kép másodpercenként) 3,7 km magasságból  (3 × 4  km fényképezett terület) a leszállásig (1 × 0,75 méteres fényképezett terület), felbontása 2,5 méterről pixelenként 1,5  mm-re nő. pixel, azaz 2 perc alatt. A kamera 8 gigabites memóriával rendelkezik, amely elméletileg 4000 fénykép tárolására képes RAW módban . A fényképeket ebben a módban kell rögzíteni és tömöríteni, mielőtt a Földre továbbítanák őket, bár a fényképezőgép valós időben képes végrehajtani ezt a tömörítést. Ezeket a fotókat a földi személyzet felhasználja a leszállóhely felkutatására és a leszállási hely közelében található geológiailag érdekes helyek azonosítására. Várható, hogy az ejtőernyő alatti ereszkedés során a szondát élénkítő nagy szögsebességű mozgásmozgások és az ereszkedési szakasz rakétamotorjai által keltett rezgések miatt az 1,3 milliszekundumos expozíciós idő ellenére sok fotó elmosódik. A kamera hasznos felbontása 1600x1200 pixel . A MARDI-t az első pénzügyi választottbírósági eljárás során 2007-ben kiküszöbölték az MSL hasznából, majd azt követően visszaállították.

ChemCam

A ChemCam ( „ CHEMistry CAMera ” ) olyan eszköz, amely lehetővé teszi a kőzetek természetének, összetételének és időjárási viszonyainak távoli elemzését. Az űrhajókon először alkalmazza a lézeres ablációval kiváltott spektroszkópiai analízis technikáját  : egy pulzáló lézer lő a vizsgálandó kőzetre, ami a felületi réteg fúzióját eredményezi és plazmát generál . A fény a legerjesztéssel kibocsátott, a látható és az ultraibolya összegyűjtjük egy távcső , és küldött spektrométer , hogy létrehozza az elemi kémiai összetétele a szikla. A 7 méteres hatótávolsággal ez a műszer lehetővé teszi több talaj- vagy kőzetminta gyors elemzését és annak eldöntését, hogy folytassa-e az elemzést más műszerekkel. Ráadásul használata viszonylag kevés energiát emészt fel. A ChemCam a rover árbocának tetejére szerelt optikai részből és három spektrométerből áll, amelyek a rover testében vannak elhelyezve, az elektronika nagy részével. Az optikai rész tartalmazza a lézert, amely küld impulzusokat feltűnő a cél, amelyek átmérője 0,3 és 0,6  mm-es a 55 ns méréseket végeznek a LIBS (lézer-indukált bontás spektrométer) folyamat . 50–70 egymást követő impulzusra van szükség a kőzet helyes spektrális elemzéséhez. A cél lézerrel történő célzásához használt 110 mm-es optika  összegyűjti a visszaküldött képet és optikai szálon továbbítja a spektrométerekhez. A spektrométerek 240 és 850 nm közötti sávon, 0,09 és 0,3 nm közötti felbontással elemzik a fényt. Az optikai rész tartalmaz egy kamerát ( Remote Micro-Imager vagy RMI) is, amely képet ad az elemzett minta kontextusáról. A NASA által a CNES megbízásából a ChemCam megvalósítását a CESR / Toulouse Obszervatóriumra bízták . Ez utóbbi felkérte a CEA-t (a fizikai és kémiai osztály „nanoszekundumos lézerplatformját ipari alkalmazásokhoz”) az előzetes tanulmányok és a fejlesztés elvégzésére. A műszer optikai részét a toulouse -i IRAP fejlesztette ki egy Thales által kifejlesztett lézer alapján , a CNES támogatásával, míg a spektrométereket és a műszer integrációját a laboratórium felelősségi körébe tartozik .

APXS

Apxs ( Alpha-Részecske-X-ray-spektrométer ) egy spektrométer az X-ray , amely mérni a rengeteg nehéz kémiai elemek kőzetek és a talaj. Ötvözi a röntgen fluoreszcencia spektrometria és a PIXE magszonda technikáit . A készülék röntgenforrásként a kurium-244- et használja, amely meghatározhatja a nátriumtól a brómig terjedő elemek relatív bőségét . Az érzékelő a rover karjának végén elhelyezett szerszámtartóra van felszerelve, míg az elektronika a rover központi testében található. A műszer fejét, amelynek aktív része átmérője 1,7  cm , 15 perc és 3 óra közötti időtartamra kevesebb mint 2  cm távolságra helyezzük el az elemzendő mintától, és ez utóbbi esetben a 13 elektromágneses spektrum. Ez egy olyan eszköz továbbfejlesztett változata, amelyet a Mars Pathfinder és a MER rovereken használtak. A Curium 244 felezési ideje (18,1 év) biztosítja, hogy működőképes legyen, még akkor is, ha a missziót ismételten meghosszabbítják. A MER műszertől eltérően napközben is használható az elektromos hűtőrendszernek köszönhetően. 3-6-szor érzékenyebb, mint a MER roverekre szerelt műszer, és az elemzett spektrum 15 keV helyett 25  keV- ig terjed . A három órás analízis kimutatta mennyiségben nikkel 100  rész per millió és 20 ppm brómot. Bizonyos elemek, például nátrium , magnézium , alumínium , szilícium, kalcium , vas és kén kimutatása 10 perc elteltével érhető el, ha ezek mennyisége meghaladja a 0,5% -ot. A műszer időszakos kalibrálásához a karra szerelt bazaltkő mintát használjuk. Az APXS-t a kanadai Guelph Egyetem biztosítja .   

Pálya

A CheMin ( kémia és ásványtan ) olyan eszköz, amely a kőzetminták ásványtani elemzését végzi röntgendiffrakció és röntgensugár fluoreszcencia segítségével . Az első technika azonosítja a minta komponenseinek kristályszerkezetét, míg a második módszer az elemek összetételét és a különböző elemek tömegkoncentrációját adja meg. A fejlesztési szakaszban a műszer képessége a röntgenfluoreszcencia területén, amelyet PIN diódával kellett biztosítani, ennek az alkatrésznek a leállításával csökkent. A cél a víz jelenlétében képződött ásványi anyagok jelenlétének felderítése. A CheMin-t SAM-ként helyezik el a rover testének elülső részén, a felső szintre vezető nyílásokkal, amelyek lehetővé teszik a kar számára a korábban elkészített elemzendő minta bevitelét. A mintát elemző kapszulába helyezzük, amely 26 egyéb használható kapszulát tartalmazó elemen (körhinta) található. A teljes vizsgálat általában 10 órán át tart, és egy éjszakán át végezzük, hogy a CCD-érzékelő lehűljön -60  ° C-ra .

SAM (mintaelemzés a Marson)

A SAM ( Sample Analysis at Mars ) egy mini laboratórium, amelynek segítenie kell meghatározni a bolygó jelenlegi és múltbeli lakhatóságát. A SAM három eszközből áll, amelyek célja a Mars légkörének és felszínének kémiai összetételének (molekuláris, elemi és izotópos) biztosítása. Ez a műszerkészlet elsősorban a Mars korábbi életének vagy a prebiotikus tevékenység lehetséges nyomainak felkutatására szolgál, elsősorban a marsi talajban előforduló szerves molekulák keresésével és jellemzésével. A SAM a következőket tartalmazza:

• egy gázkromatográf ( GC gázkromatográffal). Ez szétválasztja a marsi minták szerves komponenseit gáz halmazállapotú formában. A gázminták származhatnak a Mars légköréből, vagy a Curiosity rover által összegyűjtött szilárd minták termikus és kémiai kezeléséből. Az így szétválasztott vegyületek azonosíthatók és elküldhetők a QMS tudományos műszerbe, hogy információt nyerjenek a molekulák szerkezetéről. Az elválasztást hat kromatográfiás oszlop alkalmazásával hajtjuk végre, mindegyik oszlopot kémiai vegyületek családjának szenteljük. A SAM GC-t a légköri laboratóriumok, a környezeti térbeli megfigyelések (LATMOS) és a légköri rendszerek egyetemközi laboratóriuma (LISA), a Párizsi Egyetem két közös kutatólaboratóriuma és az Országos Tudományos Kutatóközpont (CNRS) közösen fejlesztette ki. a Pierre Simon Laplace Intézet (IPSL), a francia űrügynökség (CNES) égisze alatt;
• egy tömegspektrométer a kvadrupol ( QMS (négypólusú spektrométer)) használják, hogy elemezzék az gázok légköri vagy a termékek melegítésével kapott mintát a Mars felszínén. (a NASA / GSFC központok fejlesztette);
• állítható lézerspektrométer ( TLS Tunable Laser Spectrometer), amely lehetővé teszi a szén-dioxidban lévő szén- és oxigénizotópok pontos arányának meghatározását, valamint a metán és szén-izotópjainak nyomainak mérését . (a NASA Jet Propulzió Laboratory központjának fejlesztése);
• pirolízist , derivatizálást  (in) és égésgazdagítást ( CSPL ) végző mintakészítő rendszer ;
• mintakezelő rendszer ( SMS );
• szivattyúkészlet és öblítő rendszer ( WRP ).

A SAM a CheMin-hez hasonlóan a rover testének elülső részén található, a felső szintre vezető nyílásokkal szilárd minták bejuttatásához, mások pedig a rover elülső részén gázmintákhoz.

RAD

RAD ( Radiation Assessment Detector ) jellemzi az összes elemi részecskék töltésű ( protonok , elektronok , hélium atommag, stb), vagy sem ( neutronok ), amely eléri a marsi talaj: ezek a részecskék által kibocsátott Sun , vagy a távolabbi származási ( kozmikus ). A műszernek azonosítania kell a részecskék természetét, valamint meg kell mérnie azok frekvenciáját és energiáját. Az összegyűjtött adatoknak lehetővé kell tenniük:

• meghatározza a Mars lehetséges emberi felfedezéséhez szükséges védelmi szintet;
• meghatározza a marsi kémia korábbi és jelenlegi hatását;
• izotópos hatások mérése;
• értékelje azokat a körülményeket, amelyek lehetővé teszik a lehetséges élő organizmusok életben maradását a marsi talajban (a talaj mélységében). A műszer által összegyűjtött ultraibolya sugárzási adatokat is felhasználják erre a célra;
• hozzájárulnak a részecskék marsi légkör által történő szállításával kapcsolatos modellek gazdagításához.

A RAD által vizsgált részecskék legfeljebb 26 atomsúlyú ionok , energetikai neutronok és gammasugarak, amelyek energiája magonként 10 és 100  MeV között van. A készülék tartalmaz egy töltött részecske teleszkóp , amely tartalmaz három síkban detektorok segítségével PIN diódák a szilícium támogatására , a cézium-jodid- alapú kaloriméterrel és műanyag szcintillátor érzékeny neutronok. Az egybeesésgátló rendszer árnyékolást biztosít a kaloriméter és a szcintillátor számára.

DAN

A DAN ( az albedo neutronok dinamikája ) egy aktív és passzív neutron detektor, amelynek meg kell mérnie a marsi talaj felszíni rétegében (kevesebb, mint 1 méter mélyen) jelenlévő hidrogént a rover által követett út mentén. Ezeknek az adatoknak lehetővé kell tenniük a szabad formában vagy hidratált ásványi anyagokban lévő víz mennyiségének megállapítását. Ezt az eszközt az Orosz Tudományos Akadémia Űrkutatási Intézete fejlesztette ki .

REMS

A REMS ( Rover Environmental Monitoring Station ) egy időjárási állomás, amely méri a légköri nyomást, a páratartalmat, az ultraibolya sugárzást, a szél sebességét, a talaj és a levegő hőmérsékletét. Az érzékelők több helyen vannak elosztva: két műszercsoport van rögzítve a kameraoszlophoz (Remote Sensing Mast RSM), 1,5 méterre a talaj felett, és két irányban egymástól 120 ° -kal mutatnak, hogy jól mérhessék a helyi irányt és erőt szelek; hat fotodióda helyezkedik el a rover felső fedélzetén, és különböző hullámhosszakon méri az ultraibolya sugárzást. Végül a műszer elektronikája, amely a rover testében helyezkedik el, egy csatornával csatlakozik a külső részhez a környezeti nyomás mérése érdekében. A REMS műszert a spanyol Centro de Astrobiologia (CAB) biztosítja

MEDLI

A visszatérő jármű tartalmaz egy készletet, az úgynevezett MEDLI ( MSL EDL Instrument ), amely lehetővé teszi a földi csapatok számára, hogy figyelemmel kísérjék a légköri paramétereket és az MSL szonda viselkedését a légköri visszatérés során . Az összegyűjtött információknak elő kell segíteniük a jövő marsi űrszondáinak tervezését. A MEDLI a következőket tartalmazza:

• 7 MISP ( MEDLI Integrated Sensor Plugs ) típusú szonda a hőpajzs stratégiai pontjain méri a hőmérsékletet az ablatív anyag különböző mélységeiben.
• 7 MEADS ( Mars Entry Atmospheric Data System ) szonda méri a nyomást a hőpajzs 7 pontján, a benne fúrt kis átmérőjű lyukak végén elhelyezett érzékelők segítségével.

Az adatgyűjtés az atmoszférikus visszatérés előtt 10 perccel kezdődik, 8  Hz-es mintavételi gyakorisággal, és az ejtőernyő bevetése után, azaz 4 perccel a légköri visszatérés után fejeződik be. A mennyiségi okokból az összegyűjtött adatoknak csak egy kis részét továbbítják valós időben, a többit a földi küldetés első hónapjában küldik el.

HazCam és NavCam kamerák

A navigációs kamerák, bár nem részei a tudományos műszereknek, bizonyos esetekben tudományos célokra használt képeket nyújtanak. Négy redundáns pár, az úgynevezett HazCam (Hazard Avoidance Cameras), kettő-kettő van felszerelve a rover karosszéria elejére és hátuljára. Ezek a halszemlencsével ellátott, 124 ° -os optikai mezővel rendelkező készülékek fekete-fehér képeket nyújtanak, hogy háromdimenziós képet rekonstruálhassanak arról, ami a rover előtt és mögött található, akár 3 méterre, akár 4 méter szélességben. Két másik kamerapár (navigációs kamerák vagy NavCams), amelyek a rover oszlopának tetejére vannak felszerelve a MastCam tudományos kamerák mindkét oldalán, megkönnyebbülési panorámát nyújtanak egy 45 ° -os mező fölött.

Az MSL műszaki jellemzői

A Mars Science Laboratory űrszondája, csakúgy, mint az azt megelőző kategória gépei, négy fő elemből áll (lásd az 1. ábrát ):

• a körutazás szakasza, amely biztosítja a Föld és a Mars közötti átmenetet;
• a visszatérő jármű, amely megvédi a szondát a légköri visszatérés során, és biztosítja az első fékezési fázist;
• az ereszkedés utolsó szakaszát végrehajtó ereszkedési szakasz ezután finoman lerakja a rovert a marsi talajra;
• maga a Curiosity rover felelős a misszió marsi talajon történő végrehajtásáért.

Az MSL szonda fő összetevőinek tömege

Fő alkotóelem	Ref. diagram	Alkomponens	Tömeg	Megjegyzés
Tengerjáró padló	1	-	540,3  kg	beleértve 73,8  kg üzemanyagot
Visszatérő jármű és ereszkedési szakasz	5.	Első hővédő pajzs	440,7  kg
	2	Hátsó pajzs	576,6  kg
	3	Leszálló szakasz	1,068  kg	beleértve 397  kg üzemanyagot
	-	Teljes	2 085,3  kg
Rover kíváncsiság	4	-	899  kg
MSL űrszonda	-	Teljes tömeg	kb. 3524,6 kg

A körutazás padlója

A körutazás egy 4 méter átmérőjű és alacsony magasságú, 540,3 kg tömegű, hengeres alumíniumszerkezet,  amely eltakarja a szonda többi részét, és az ellenkező részén támasztja alá az adaptert, amely lehetővé teszi az MSL és az indító egység egyesítését. Feladata, hogy támogassa az űrszonda tranzitját a Föld pályája és a Mars külvárosa között. A Mars közeledtével a hajózási szakasz, amely befejezte küldetését, és most büntető masszát képez, felszabadul, mielőtt a visszatérő jármű megkezdi a légköri visszatérést . A körutazás kialakítása megegyezik a Mars Pathfinder és a MER szondák által használt kialakítással. A meghajtórendszerét felhasználva elvégzi az 5-6 menetirányú korrekciókat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a szonda közel legyen a Mars bolygóhoz olyan sebességgel és helyzetben, hogy precíziós leszállást hajtson végre; a Föld és a Mars közötti 8-9 hónapos tranzit során a teljes szonda felszerelését figyeli és karbantartja.

A körutazási szakasz interfészként szolgál a rakéta és az űrszonda indításakor. A Mars közeledtével, röviddel az újbóli belépés szakaszától való szétválás előtt, amely átveszi a következő fázis vezetését, átadja neki a földi csapat utolsó utasításait, amelyeket a JPL csapatok küldtek és két X-ben működő antennája gyűjtött össze. -band . A Föld és a Mars közötti tranzit során információt továbbít a Földre a szonda állapotáról, amelyet a rover fedélzeti számítógépe gyűjtött össze. Egy csillag kereső, a sebességtartó szakaszában véglegesen meghatározza annak helyzetét és irányát a Tejút csillagok, mint hivatkozási pont és végrehajtsa, előre programozott pályamódosítások segítségével meghajtási rendszer, amely a 8 kis rakéta motorok fogyasztása hipergol hidrazin alatt két titán tartály , amely 73,8  kg üzemanyag. A körutazási felszerelésnek elfogadható határokon belül kell tartania a körutazási szakasz hőmérsékletét, de a szonda többi alkatrészének hőmérsékletét is. A termelt hő a izotóp generátor át keresztül egy hőátadó közeg kering egy cső, és arra használjuk, hogy fenntartsák a fedélzeti elektronika megfelelő hőmérsékleten. A felesleges hőt a henger szélén elhelyezett 10 radiátor evakuálja . A körutazásnak saját energiatermelő rendszere van, amely 6 napelemből áll , 12,8 m 2 területtel,  amely a Föld pályáján 2500 watt és a Mars közelében 1080 watt között mozog. A szonda orientációjának stabilizálása érdekében a Föld-Mars út során a körutazási fokozatú meghajtórendszer az MSL-t a tengelye körül forgatja 2 fordulat / perc sebességgel.

A visszatérő jármű

A Mars légkörének kezdeti sebességgel, akár másodpercenként 6  km-en történő átkelése a szonda külső részeinek felmelegedését eredményezi, 2100  ° C-os hőmérsékletet elérve . A rover védelme érdekében ebben a szakaszban egy visszatérő járműbe van zárva. Ez egy elülső hővédő pajzsból áll, amelyet úgy terveztek, hogy ellenálljon a nagy hőnek, amelynek a szonda ezen része ki van téve, és egy hátsó pajzsból, amely nevezetesen tartalmazza az ejtőernyőt. A visszatérő jármű a Viking programból örökölt 70 ° -os félszögű gömbkúp alakú , amelyet minden később a Mars felszínére küldött NASA járművön használnak . Másrészt a szonda rakétamotorokkal újít, amelyek lehetővé teszik az aktív ejtőernyő irányítását aktív módon, és már nem passzívan irányítják a visszatérő jármű helyzetét az ejtőernyő kiugrásáig, hogy kijavítsák a névleges pályától való eltéréseket és lehetővé tegyék a leszállás.pontosság. A pajzs magában foglalja az ereszkedési szakaszt és a rovert, és szerves része a tengerjáró szakasznak a Föld-Mars tranzit alatt.

Az első hővédő pajzs

Az elülső 440,7 kg tömegű  hővédő pajzs 4,5 m átmérőjű szerkezet  , vagyis mérete nagyobb, mint az Apollo kapszula (4 m ) és a MER roverek által használt (2,65  m ) pajzs  . Közvetlen összefüggés van a pajzs átmérője, a légköri fékezés hatékonysága és a marsi talajon biztonságosan elhelyezhető tömeg között. Az elfogadott átmérő a hordozórakéta és az indítóberendezések geometriai jellemzői által engedélyezett legnagyobb érték. Az MSL tömege nagyon közel van az átmérő által megengedett felső határhoz. A pajzsot egy ablatív anyagból, a PICA-ból készült csempékből álló egység borítja, amely fokozatos elpárologtatással elvezeti a hőt.

A hátsó pajzs

Az 576,6 kg-os hátsó lökhárítónak  meg kell birkóznia a kevésbé szélsőséges hőmérsékletekkel. Structure, készült méhsejt a alumíniumból van kitéve nagy termikus feszültségeket, mert a nagyon aktív szerepet játszott a rakétamotorokban során légköri reentry és szükség volt rá, hogy használja a ablatív használt anyag a hőpajzs előre elődei. Ez áttört négy nyílásokat, amelyeken keresztül a fúvókák a 8 rakétamotorokhoz egy tolóerő a 308 newton Open, használt, hogy ellenőrizzék a állásszög és általánosabban a tájolását a gép: az emelő / húzza aránya (a finomsága tehát tartósan a légköri visszatérés során adaptálva , ami lehetővé teszi a pálya hibák kijavítását). A 300 kg össztömeget képviselő  volfrám súlyok az atmoszférikus visszatérés előtt és után felszabadulnak a szonda baricentrumának módosítása érdekében . A hátsó lökhárító két hozzáférési panellel rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a beavatkozást az indítás előtti utolsó pillanatig. A pajzs lefedje a ejtőernyő rekeszt , amely alkalmazható, amikor a sebesség a szonda alá csökken Mach 2. Az alap a rekesz a radomok a két alacsony erősítés antennák (egyikük van döntve): ezek továbbítására használjuk a Földre vonatkozó információk a légköri visszatérés előrehaladásáról.

Az ereszkedési szakasz

Az ereszkedési szakasz gondoskodik az ereszkedés utolsó szakaszáról, és finoman rakja le a rovert a marsi talajra. Teljesen más architektúrát valósít meg, mint az azt megelőző marslakók esetében:

• a MER és a Mars Pathfinder roverek légzsákokat használtak a leszállás utolsó szakaszában. Egy ilyen rendszerben a maradék vízszintes és függőleges sebesség a talajjal való érintkezés pillanatában nagy (több mint 10  m / s ), míg egy összetett, ezért nehéz rendszert építenek be, hogy a rover szabadulhasson a talajtól. ereszkedési szakasz leszállás után.
• a Viking és a Phoenix szondák rakétamotorok segítségével landoltak. Annak érdekében, hogy ne ássuk el a leszállási zónát és ne permetezzük a szondát porral, a motorokat a talajjal való érintkezés előtt le kell állítani, és a maradék leszállási sebességet (függőleges 2,5  m / s és vízszintes 1,5  m / s ) lábbal kell felülbírálni abszorbensek.

A kíváncsiság tömege kizárja a légzsákok használatát. Az MSL tervezői nem akarták használni a Viking és a Phoenix számára kifejlesztett koncepciót, mert jelentős kockázattal jár a rover elvesztése, ha a leszállást sziklákkal telített területen, lejtőn vagy erős szél jelenlétében hajtják végre. A Curiosity rovert 3 7,5 méter hosszú kábel után engedi le az ereszkedési szakasz, amely rakétamotorjainak köszönhetően rögzített helyzetben marad a föld felett, mint egy helikopterdaru: a rover így nagyon kis sebességgel ( 0,75  m / s) landol. ) marsi talajon. Ez a technika egyúttal lehetővé teszi a rover lejtős vagy sziklás talajra történő leszállását, megakadályozva a motorok robbanását, hogy por felemelkedjen a talajról, és megszüntesse a leszállási rendszer szükségességét az ereszkedési szakaszban. Másrészt a fejlesztési fázis nagyon összetett, különösen az irányítási, navigációs és pilótarendszer komplexitását eredményezi.

Küldetésének elérése érdekében az 1068 kg tömegű ereszkedési szakasz a következőket  tartalmazza:

• Nyolc rakétamotor (MLE Mars Lander motor), 400 és 3060 newton között (13 és 100% között) állítható egységes tolóerővel, amelyek felelősek az 1 km magasságból történő leereszkedés maradék sebességének törléséért  . Erre a célra 397 kg üzemanyaggal rendelkeznek  . Ezek a motorok azokból származnak, amelyeket a Viking szondák leszállási szakasza használ  ;
• nyolc kis rakétamotorokhoz ellenőrzéséért felelős orientáció ( attitűd ) a próba;
• egy Ka-sávos Doppler radar (TDS terminál süllyedésérzékelő), amely 6 antennát tartalmaz, és annyi sugarat bocsát ki különböző szögekben, amelyeket a JPL fejlesztett ki. Amint a hőpajzs felszabadul, a radar feladata a szonda magasságának és sebességének meghatározása a marsi talajhoz viszonyítva;
• három kábel, amelyek egy orsóra vannak csatlakoztatva (Bridle Umbilical Device BUD) és egy köldökzsinór, amelyek összekötik a rovert és az ereszkedési fázist, amikor ez utóbbit a marsi talajra helyezi.

A Curiosity rover

A kíváncsiság rover egy különösen impozáns gép tömeggel 899  kg képest 174  kg a Spirit és Opportunity robotok , és alig 10,6  kg a Sojourner . Mérete lehetővé teszi, hogy 75 kg hangszert szállítson  , szemben a 6,8  kg-os MER-roverekkel. A rover 2,7  m hosszú . A kerekekre szerelt rover központi része, a „ meleg elektronikai doboz ” ( WEB) tartalmazza az elektronikát és a két tudományos eszközt, amelyeknek elemezniük kell a talaj- és kőzetmintákat. A doboz elején található árboc, amely 2,13 méterig emelkedik, számos kamerát, atmoszférikus szondát, valamint a lézerspektrométert tartalmaz. A távirányítású kar a rover elején csuklós, és a végén támasztja alá a mintagyűjtő berendezést, valamint két tudományos műszert. A tok hátulját a távközlési antennákon túlnyúló radioizotóp termoelektromos generátor foglalja el .

Felfüggesztés és kerekek

A rovernek szabálytalanságokkal (sziklákkal), meredek lejtőkkel és talajjal kell borítania a terepet, amelynek konzisztenciája, néha homokos, a jármű beragadásához és elvesztéséhez vezethet, mint a Spirit esetében . Számos jellemző azonban lehetővé teszi a rover számára, hogy jobban megbirkózzon ezekkel a nehézségekkel, mint elődei. A kíváncsiság 45 ° -os lejtőkön merülhet fel, anélkül, hogy hátranézne. Sziklákra képes felmászni vagy lyukakat keresztezni, mint a kerekek átmérője (50  cm ). Ennek elérése érdekében a NASA által a MER-roverek számára kifejlesztett felfüggesztést , az úgynevezett rocker-forgóvázat használja : ez korlátozza a rover testének dőlését, amikor olyan akadályon lép át, amely csak az egyiket emeli fel mindkét oldalon. A 6 kerék, amelyek felületén rácsok vannak a jobb tapadás érdekében puha talajban vagy meredek homlokú sziklákon, mindegyik külön motorral van felszerelve. Mind a 4 végkeréknek van egy motorja, amely a kormányra hat, amely lehetővé teszi a rover megfordulását a helyén.

Energiatermelés

A Curiosity rover energiaforrása független a megvilágítástól. Egy nukleáris elektromos generátorból származik. Pontosabban, ez egy új generációs termoelektromos radioizotóp (RTG) generátor , a MMRTG által kifejlesztett DOE által előállított Boeing , egy töltés 4,8  kg a PUO 2 plutónium -dioxid.feldúsult plutónium 238 létrehozunk egy kezdeti teljesítménye mintegy 2000  W termikus névlegesen alakítjuk 120  W villamos által hőelemek alapuló új termoelektromos anyagok , nevezetesen a PbTe / TAGS a régi helyett szilícium - germánium komponenseket . A rover 2,7  kWh / nap helyett 0,6-1  kWh / d a Lehetőség , ahol a maradék energia, a2009. május 12(1884 szol után) csak 460  Wh / nap volt . Ezenkívül ez az erő független lesz a Naptól kapott sugárzás intenzitásától, és ezért nem szükséges a misszió leállítása a marsi tél folyamán, ellentétben a Szellem és az Esély lehetőségével. Az MSL nominális autonómiája egy marsi év, vagy csaknem két földi év, de energiaforrásának 100 W villamos energiát kell biztosítania  14 földi üzemeltetési év után. Az áramot két újratölthető lítium-ion akkumulátor tárolja, amelyek mindegyike 42 Ah kapacitású . A közel ötven méter csöveket tartalmazó radiátoros rendszer, amelyben hőátadó folyadék kering, lehetővé teszi a felesleges hő elutasítását.

Beágyazott számítástechnika

A rover két azonos "rádióval edzett" számítógéppel rendelkezik, amelyek ellenállnak a kozmikus sugaraknak . Mindketten egy RAD750 mikroprocesszort használnak, amely 400  M IPS teljesítményt biztosít 200  MHz-en , a Mars Exploration Rovers által használt RAD6000 utódja . Minden egyes számítógép 256  KB az EEPROM , 256  MB a DRAM memória és 2  GB a flash memória . A Curiosity fedélzeti számítógép kapacitása tízszerese a MER rovereinek. Irányítja a rover tevékenységét a Mars felszínén, de fedélzeti számítógépként is szerepet játszik a szonda teljes szakaszában, az indítástól a marsi talajra érkezésig.

A szerszámkar

A MER roverekhez hasonlóan az MSL rovernek van egy karja ( Robot Arm RA), amelynek a végén egy sor eszköz található, amelyek a talaj- és kőzetminták in situ elemzésére szolgálnak ; a kar lehetővé teszi a minták gyűjtését is, amelyeket a SAM és a CheMin minilaboratóriumok elemeznek. A kar a rover elülső oldalához van rögzítve, és amikor a maximális kinyújtásnál van, lehetővé teszi, hogy a szerszámtartó 1,9 méterre legyen tőle. A kar végén lévő szerszámok az elemezhető terület felé nézve helyezhetők el, anélkül, hogy a rover elmozdulna, köszönhetően az 5 fokos szabadságot biztosító motorizált kötéseknek . A hozzáférhető hely térfogata 80 cm átmérőjű függőleges hengert képez  , 100  cm magasan, 1,05 méterre a rover elülső felületétől, és amelynek alapja sík talajon, 20  cm- rel a talajszint felett helyezkedik el.

A 60 cm külső átmérőjű  szerszámtartó öt szerszámot tartalmaz:

• két tudományos eszköz
  • az APXS röntgenspektrométer,
  • a MAHLI mikroszkóp kamera,
• három eszköz, amelyet a marsi talajból és kőzetekből minták vételére és kondicionálására használtak tudományos eszközökkel történő elemzés céljából:
  • a PADS ( Powder Acquisition Drill System ) fúrógép lehetővé teszi 5 cm mély és 1,6 cm átmérőjű  lyuk  fúrását . Az őrölt anyagot 2 cm mélyről összegyűjtik  és a CHIMRA minta-előkészítő rendszerbe viszik. Egy erő 240-300 newton lehet által kifejtett fúró amelyek állandó sebességgel forognak, 0 és 150 fordulat per perc, vagy működnek ütő az arány 1800 löket percenként energiájú 0,4 , hogy 0,8  Joule . Abban az esetben, ha a fúrófej beszorul a sziklába, a fúrógépnek két tartalék fúrója van a rover elején.
  • a 4,5 cm effektív átmérőjű DRT ( Dust Removal Tool )  kefe eltávolítja a vizsgálandó területet borító felületi porréteget.
  • A CHIMRA ( Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis ) minta-előkészítő rendszer egy mini kotrógépből és egy minta-előkészítő rendszerből áll. A mini kotrógép 3,5 cm mélységig gyűjti a talajmintákat,  és a talajszinttől 20 cm- ig árokba süllyeszthető  .

Marsi talajminták kezelése

A marsi talajból mintákat lehet gyűjteni a zúzott kőzetgyűjtő rendszerű fúróval; ezt egy csővezeték köti össze a CHIMRA minta-előkészítő rendszerrel. A mintát az utóbbi berendezésekhez tartozó kotrógépekkel is lehet gyűjteni. A CHIMRA-nál lenyomott rezgésmozgásokkal, a fúrógép ütő rendszerének működtetésével és a marsi gravitációt kihasználó szerszámtartó forgási mozgásaival a mintát a CHIMRA-n belül kamrákba viszik át, majd többé-kevésbé finom szemű szitákon át irányítva az egyik a két rekesz, amelynek tartalma elemzésre kerül: az egyik egy kapacitása 45 és 65  mm-es 3 egyszerre csak szilárd összetevők egy kisebb átmérőjű, mint 150 mikron Chemin, a másik, amelynek kapacitása 45 , hogy 130  mm-es 3 , legfeljebb 1 mm átmérőjű szilárd alkatrészeket képes fogadni  . Ezután az MSL kar a kiválasztott rekesz nyílását a rover felső fedélzetén található két tudományos műszer (CheMin vagy SAM) egyikének nyílása fölé helyezi: a mintarekesz tartalmát azután kinyitás után a tudományos műszerbe öntik ajtókat úgy, hogy rezgéseket juttatnak a CHIMRA-hoz. A minta egy kis megfigyelő tálcára is dobható, amely a rover elején helyezkedik el, és a kar végén elhelyezett mikroszkóp-kamera és APXS segítségével tanulmányozható. A CHIMRA tartalmának megtisztításához két vett minta között a berendezés különféle kamráit kinyitják, rázzák, hogy tartalmuk teljesen kiürüljön, és a rover kameráival megvizsgálhatók.

Annak biztosítása érdekében, hogy a SAM vagy a CheMin által elemzett marsi talajmintákat ne szennyezzék a Föld olyan alkatrészei, amelyek ellenállták volna az indulás előtt elvégzett sterilizálási eljárásokat, az ellenőrzéseket a tartózkodás alatt ötször lehet elvégezni. Organic Check Material (OCM) nevű mintákat zárt esetekben rögzítettük a rover elejére. Ezek a közös piacszervezetek amorf szilícium-dioxidot tartalmaznak, adalékolva kis mennyiségű szerves termékkel, amelyek nem léteznek a Földön vagy a Marson eleve . A fúrótoronyból mintát vesznek, amelyet azután a SAM elemez annak biztosítására, hogy az ne fedezze fel a többi földi eredetű komponenst.

Távközlés

Az összegyűjtött tudományos adatok, navigációs adatok és telemetriai adatok továbbításához, valamint a csapat által a szárazföldön kidolgozott utasítások fogadásához a rover több antennával rendelkezik . Az UHF sávban működő négyszögű hélix antennát rövid távú kommunikációra használják a Mars körül keringő szondákkal. A maximális sebesség másodpercenként 1,35 megabit a rover-műholdas irányban és 256 kilobit fordított irányban. Ezt a kommunikációs módot részesíti előnyben, mert a műholdak gyakran a rover antennatartományán belül vannak: az Odüsszea és az MRO tárolja az adatokat és továbbítja a Földre, amikor a földi állomások láthatók. A két X-sávú antennát közvetlenül a Földdel való távolsági kommunikációra használják. Az összes irányú alacsony erősítésű antennát nem kell orientálni, de az átviteli sebessége korlátozott. A lapos hatszög alakú nagy erősítésű antenna nagy áramlási sebességet tesz lehetővé, de pontosan a Föld felé kell irányítani. Spanyolország (EADS CASA ESPACIO) fejlesztette ki, és két fokú szabadsággal rendelkezik, amely lehetővé teszi a cél felé fordítását anélkül, hogy mozgatná a rovert. Ezek az antennák a rover felső szintjének hátuljához vannak rögzítve.

A NASA becslése szerint a Földre minden nap átadandó tudományos adatok átlagos mennyisége 250 megabit, míg a munkaterv elkészítéséhez felhasznált adatok napi 100 megabitek. Ennek az átadásnak a nagy részét az MRO-nak kell kezelnie, amely hajnali 3 óra körül gyűjti az UHF-adatokat az MSL leszállóhely fölötti napi repülése során. Átlagosan az MRO naponta 687 megabites adatot gyűjthet, alacsonyabb, 125 megabites adat mellett. A rover az X-sávos munkanap kezdetén kap utasítást a Földtől a nagy erősítésű antenna használatával, míg a rover által küldött napi jelentés átmegy az UHF sávon.

Navigáció marsi talajon

A rover mozgása érdekében a rover és a földi személyzet több kamera által biztosított képeket használja. Négy redundáns pár, az úgynevezett HazCam (Hazard Avoidance Cameras), párban vannak felszerelve a rover testének elülső és hátsó részén, és arra szolgálnak, hogy észleljék az akadályokat, amelyek a rover útjában vannak. Ezek a halszemlencsével ellátott, 124 ° -os optikai mezővel rendelkező eszközök fekete-fehér képeket nyújtanak, hogy háromdimenziós képet rekonstruálhassanak arról, ami a rover előtt és mögött található, legfeljebb 3 méterre és 4 méter szélességben. Annak érdekében, hogy megvédjék a tárgyakat a leszállás által keltett portól, azokat egy fedél fedi, amelyet egy pirotechnikai eszköz szabadít fel, amint a rover marsi talajon van. Két másik kamerapár (navigációs kamerák vagy NavCams), amelyek a rover oszlopának tetejére vannak felszerelve a MastCam tudományos kamerák mindkét oldalán, megkönnyebbülési panorámát nyújtanak egy 45 ° -os mező fölött. HazCam kamerákkal használják őket a terep konfigurációjának meghatározásához és a rover mozgásának megtervezéséhez. A háromtengelyes tehetetlenségi egység megkönnyíti a terepen történő navigációt. A rover automatikus navigációban 4 cm / s sebességgel mozoghat  akadály észlelés nélkül, azaz 150  m / h , de ha az akadályérzékelés be van kapcsolva, sebessége másodpercenként 2 cm- re, azaz átlagosan 75  m / h-ra csökken.  figyelembe kell venni a talaj szabálytalanságait vagy a láthatóság problémáit. A Curiosity rovert legalább húsz kilométer megtételére tervezték annak a 22 földi hónapnak a során, amelynek elsődleges küldetésének legalább fenn kell állnia.

A küldetés forgatókönyve

A kezdet

A Delta II hordozórakétát, amelyet a NASA általában használt bolygóközi szondáinak indításához, tömegére és átmérőjére tekintettel nem lehetett kiválasztani az MSL számára. A szondát egy Atlas V 541 rakétával kell elindítani ; A hordozórakéta ezen változata, az Ariane V rakéta teljesítményosztálya , 5 méter átmérőjű burkolattal rendelkezik, és egy 4 tonnás szondát elhelyezhet egy bolygóközi pályán.

A Föld és a Mars közötti távolság folyamatosan változik, és ez utóbbi csak kétévente néhány hónapos időtartamra válik elérhetővé. Ezenkívül az indításnak lehetővé kell tennie, hogy az űrszonda nagyon pontos körülmények között megérkezhessen a Mars közelébe:

• a Napnak fent kell lennie a leszállóhely felett,
• a Mars körüli pályán lévő Odüsszeia és MRO szondáknak képesnek kell lenniük a rádió kapcsolat továbbítására a marsi talajra történő teljes ereszkedés során,
• a leszállási területet lehetőleg a Földön lévő vevőantennáknak kell fedniük olyan szögben, amely nem túl kedvezőtlen,
• a marsi légkörbe érkezés sebességének legfeljebb 5,9  km / s lehet .

Mindezek a feltételek és a sikeres indító képességei két 24 napos indítóablak kiválasztását eredményezték . Az első aOktóber 22-én és a November 14kedvezőbb, mert lehetővé teszi a belépést 5,6  km / s- nél alacsonyabb sebességgel, de ennek feltétele a Juno Jovai szonda kilövési ütemtervének betartása .2011. augusztusés amely ugyanezeket a rakétákat használja a floridai Cape Canaveral bázison ; a végül kiválasztott második indítóablak aNovember 25 és a 2011. december 18. Az indítónaptól függően az indítónak 11,2 és 19,9 km / s közötti kioldási sebességet kell nyomtatnia . A radioaktív anyagokat szállító rakétákra vonatkozó előírások teljesítése érdekében az indításnak napközben kell megtörténnie. A kapott indítási ablak körülbelül napi 2 óra. VS3{\ displaystyle C_ {3} \, \!} 

Az indítás két szakaszban zajlik. A második Centaur szakaszában a launcher helyezi a MSL szonda egy 165 km × 271  km alacsony Föld  körüli pályára egy dőlésszöge 29 °. Ezután, miután változó számú keringést hajtott végre a Föld körül, amikor a szerelvény helyzete lehetővé teszi a Marsra érkezés optimális feltételeinek elérését, a második kentaur szakasz újra meggyullad, és ez az MSL-t egy bolygóközi pályára injektálja a Mars felé, amely lehetővé kell tennie, hogy tehetetlenségében elérje a Marsot egy Hohmann-pálya leírásával . Miután a kentaur szakasz kialudt, ez utóbbi lassan (2 fordulat / perc) forog a szondán, hogy stabilizálja a pályáját, majd elindul a szonda és az indító szétválasztása.

Tranzit a Föld és a Mars között

Miután elszakadt az indítójától, az űrszonda megkezdi a körutazási fázist, amely körülbelül hét hónapig tart, amelynek során csak megszerzett sebességének köszönhetően jut közelebb a Marshoz. Ebben a szakaszban az aktív szerepet a körutazás játssza:

• a szonda ebben az átmenetben stabilizálódik, ha tengelye körül 2 fordulat / perc sebességgel forog.
• a körutazás fenntartja a szonda orientációját úgy, hogy napelemei és telekommunikációs antennája a Nap és a Föld felé mutatnak.
• a körutazási szakasz szükség esetén apró hozzáállási korrekciókat hajt végre, csillagkeresőjével az eltérések észlelésére. A Föld-Mars tranzit során hét pályakorrekciót ( pálya korrekció a manőver TCM-hez) programoznak, amelyek közül kettő opcionális. Az első két, 15 és 120 nap az indítás dátumát követően lehetővé teszi a bolygóközi pályán az injekciós hibák kijavítását, és az önként bevezetett elfogultság megszüntetését annak érdekében, hogy elkerüljük a Mars Centaur stádiumából történő bukást, amely szennyezheti a bolygót. A harmadik TCM-3 korrekciónak lehetővé kell tennie a próba pontos leszállását a kívánt pontban, hogy megkezdődjön az optimális süllyedés a marsi talajon. Végül 4 korrekciós manővert terveznek a D-8, D-2, D-1 és D-9 órára érkezést megelőző 8 nap alatt. Mindezeket a korrekciókat vagy az orientáció összehangolásával hajtják végre az üzemanyag-fogyasztás optimalizálása érdekében, vagy pedig az orientáció fenntartásával.
• a körutazás ellenőrzi a szonda paramétereit és továbbítja azokat a Föld csapatainak.

A marsi talajra való megérkezés dátumának, amely az indulás dátumától függ , 2012. augusztus 6. és augusztus 20. között kell lennie . A szonda 45 nappal előtte megkezdi a leszállás előkészületeit, amely a küldetés legkényesebb része. Az utolsó korrekciókat az MSL helyzetének és elmozdulásának nagyon pontos földi mérése után végezzük. Az újbóli belépési szakasz utolsó utasításai és az első napok földi műveleteinek sorrendje frissül.

Marsi talajra ereszkedés és leszállás

Új leszállási technikák

Annak érdekében, hogy a rover tömege ötször nagyobb legyen, mint elődei, és olyan precíziós leszállást hajtson végre, amely lehetővé teszi a Curiosity rover számára, hogy elérje a tudósok által kiválasztott vizsgálati területet anélkül, hogy több kilométert kellene megtennie, mint ami lehetővé teszi számára autonómia, az MSL új módszereket nyit a marsi talaj felé történő ereszkedéshez:

Az ereszkedés első része hiperszonikus sebességgel zajlik . Míg elődei voltak passzív magatartása ebben a fázisban, MSL folyamatosan alkalmazkodik a támadási szög segítségével a kis rakéta motorok . Ez lehetővé teszi egyrészt az ereszkedési szakasz meghosszabbítását: a szonda pályája S-t írja le az oldalirányú dőlésen játszva. A kapott időnövekedés lehetővé teszi az MSL számára, hogy korábban csökkentse sebességét, és ezért nagyobb magasságban landoljon. Másrészt a rakétamotorok lehetővé teszik a célpont felé vezető pályától való eltérések korrekcióját a támadási szög beállításával is. Ez a technika lehetővé teszi a valószínű leszállási zóna 10 km-es 5  km széles ellipszisre való korlátozását, szemben a MER-roverek 80  km-es 12  km-es ellipszisével  . A kiválasztott helyszín tartalmazhat sokkal kisebb méretű nyitott leszállási zónát, és a nagy geológiai jelentőségű rover-helyek hatósugarába kerül, amely alacsonyabb pontossággal nem érhető el.

A rover új végső leszállási technikát nyit:

• a Mars talaján való leszálláshoz a MER roverek (Spirit és Opportunity) által végrehajtott légzsákrendszer használata nem alkalmazkodik az ötször nehezebb MSL tömegéhez: ehhez a technikához valóban egy burkolatvédőre van szükség, amely majdnem kétszerese a a MER rover (348  kg egy 185 kg-os roverhez  ). Az MSL-re átültetve körülbelül 1,7 tonna tömegűek leszünk, míg a választott megoldás 1,2 tonna süllyedési fázist tesz lehetővé.
• a Viking leszállók által megvalósított alternatív megoldás , amely rakétamotorokat használt a leszálláshoz, szintén nem ültethető át. Valójában a Curiosity rover-nek, ellentétben a rögzített viking leszállókkal, képesnek kell lennie arra, hogy leváljon a hordozóról.

A választott megoldás egy leszálló szakaszra rögzített rakéták segítségével történő leszállás, amely az utolsó métereken elválik a rovertől, hogy a föld fölé ejtse, mielőtt ismét felkelne, és biztonsági távolságra lezuhan.

A különböző amerikai marslakók teljesítményének összehasonlítása

Jellemzők	Viking (1975)	Mars Pathfinder (1996)	SEA (2003)	MSL (2011)
Mise a légköri visszatérés kezdetén	992  kg	584  kg	827  kg	3,299  kg
Leszálló tömeg	590  kg	360  kg	539  kg	1,541  kg
Rover tömege	-	10,5  kg	185  kg	899  kg
Vezérlés légköri visszatérés közben	Csak tájékozódás	Nem	Nem	Állásszög
Emelés / húzás arány	0,18	0	0	0,22
Ejtőernyő átmérője	16  m	12,5  m	14  m	21,5  m
Ejtőernyő nyitási sebessége	Mach 1.1	Mach 1,57	Mach 1,77	Mach 2
Függőleges és vízszintes leszállási sebesség	Vv < 2,4  m / s Vh < 1  m / s	Vv < 12,5  m / s Vh < 20  m / s	Vv < 8  m / s Vh < 11,5  m / s	Vv < 0,75  m / s Vh < 0,5  m / s
Leszállási módszer	Retro rakéták	Felfújható párnák	Felfújható párnák	Daru
A leszállás pontossága	280 × 180  km	200 × 100  km	80 × 12  km	7 × 20  km

A Marsra történő leszállás öt szakaszra oszlik:

• a megközelítési szakasz,
• a szabályozott légköri visszatérés, amely a sebességet Mach 2-re csökkenti, miközben aktívan korrigálja az ideális pályától való eltéréseket,
• ejtőernyős ereszkedés, amikor a sebesség 2 Mach alá csökkent,
• az ereszkedés 1500 méteres magasságból a maradványsebesség törléséért felelős motoroknak köszönhető,
• eltávolítás az ereszkedési szakasz által, amely roverdaru-helikopterként működik a marsi talajon.

A megközelítési szakasz

A megközelítési fázis fő célja, hogy az űrszonda megérkezzen a marsi légkörbe való belépés helyére és a tervezett időpontban. Ebből a célból szükség esetén 9 órával az atmoszférikus visszatérés előtt végső pályakorrekciót (TSCM-6) hajtanak végre, miután elemezték a szonda helyzetét és sebességvektorát. A JPL csapata úgy becsüli, hogy a légköri bejutáskor a helymeghatározási hiba legfeljebb 2  km lehet, és a vártól való tényleges sebességeltérés 1,5  m / s . Ezután több manővert hajtanak végre:

• a visszatérő jármű orientációvezérlő motorjait előmelegítik és a hőszabályozó áramkört megtisztítják, miközben a szonda csillagkeresőjének segítségével állítja be az irányát .
• a visszatérő jármű, amely befogja a szonda többi részét, 10 perccel a légköri visszatérés megkezdése előtt elengedi a körutazási szakaszt.
• a szonda tengelyének forgási sebessége törlődik: most a szonda 3 tengellyel stabilizálódott.
• majd a szonda módosítja a földdel folytatott távközlést és a napelemek világítását elősegítő tájolását, hogy elfogadja azt a helyzetet, amelyet a légköri visszatérés során a hőpajzsával előre mutat.
• öt perccel a légköri visszatérés előtt két 75  kg-os súlyt dobnak ki, hogy addig elmozdítsák a baricentrumot a szonda tengelyében: a később kialakult egyensúlyhiány lehetővé teszi a nullától eltérő támadási szög fenntartását, amely emelést eredményez, amely meghosszabbítja az ereszkedést és adjon időt az átalakítónak ahhoz, hogy a földre érve kellő mértékben csökkentse sebességét.

Kísérletezett légköri visszatérés

A Marsra való leereszkedés akkor kezdődik, amikor az űrszonda megközelíti a marsi légkör felső rétegeit, amelynek magassága tetszőlegesen 226 km-re van beállítva  a föld felett. Ezután az MSL ereszkedést kezd, amely körülbelül 7 percig tart. Amikor megkezdődik a légköri visszatérése, az MSL sebessége 5,5 és 6  km / s között van ( Mach 24). A két szomszédos pajzsból álló visszatérő jármű két szerepet játszik: míg a légköri fékezés az első pajzs hőmérsékletét 1450  ° C-os csúcsot eléri , addig a szonda testében normális hőmérsékletet tart. Ezenkívül a hátsó lökhárító 4 kis rakétamotorral rendelkezik , amelyek sugárzást bocsátanak ki, amelyek lehetővé teszik a szonda számára a támadási szög folyamatos beállítását  ; ezt - általában 18 ° -on tartva - úgy állítják be, hogy ellensúlyozza a célpályától a légköri zavarok és a visszatérő jármű aerodinamikai viselkedése által okozott eltéréseket. Amikor a gép sebessége másodpercenként 900 méter alá süllyedt, a támadási szög 0-ra csökken 6 25 kg-os súly  kilökésével , amely a baricentrumot a szonda tengelyébe helyezi. Ennek célja, hogy korlátozza az ejtőernyő telepítésével létrehozott rezgéseket. Ennek kimenete akkor váltódik ki, amikor a sebesség 450 méter / másodperc alá csökken (majdnem Mach 2).

Ejtőernyős ereszkedés

A 21,5 méter átmérőjű ejtőernyő egy léptéktényezőig az ejtőernyő öröksége, amelyet a Viking programhoz fejlesztettek ki . Ejtőernyő alá süllyedve, amely 50 és 90 másodperc között tart, az MSL sebessége 100  m / s-ra (360 km / h) csökken, és a kinetikus energia körülbelül 95% -a, amely a nyitása előtt megmaradt, eloszlik. A hővédő pajzsot kiadják, amint a sebesség 0,8 Mach alá csökken, ami kiszabadítja a Doppler radarantennát az ereszkedési szakaszból, amely a marsi talaj emissziójának tükrében felhasználhatja az első becslést a magasságról és a sebességről. Ebben a fázisban a szondának korlátoznia kell a kapszula forgását az ejtőernyő alatt, ezt a jelenséget nehéz modellezni és veszélyes, amely a szuperszonikus sebességű oszcillációkból származik; a hátsó lökhárító helyzetének szabályozó motorjaival ellensúlyozzák ezeket a mozgásokat. A MARDI kamera elkezdi 5 kép / másodperc sebességgel fényképezni a marsi talajt a rover alatt, amint az elülső hővédő pajzs már nem akadályozza optikájának terét, amíg körülbelül 2 perccel később le nem ér: a képek felhasználásra kerülnek a tudósok a jövőbeni leszállási zóna felkutatására és a felfedezésre váró érdekes geológiai képződmények azonosítására 2 km-en belül  ; lehetővé teszik a rover tehetetlenségi egységének teljesítményének ellenőrzését is . 1500 és 2000 méter közötti magasságban elengedik a hátsó pajzsot és az ejtőernyőt, hogy elinduljon a motoros leereszkedés. Közvetlenül a kiadás előtt az ereszkedési szakasz 8 motorja névleges tolóerejének 1% -án indul.

A motoros ereszkedés

A motoros süllyedésnek két célja van: a szondát 18,6 m magasságig felemelni  0,75  m / s maradék függőleges sebességgel és nulla vízszintes sebességgel, miközben módosítja a szonda pályáját, hogy a rover ne landoljon ugyanazon a helyen, mint a hátsó pajzs vagy az ejtőernyő. Ennek a fázisnak a kezdetén a hátsó pajzs és a hozzá kapcsolódó ejtőernyő pirotechnikai töltetek kiváltásával szabadul fel. Az ereszkedési szakasz egy szabad zuhanásban egy másodpercre esik, hogy kellően eltávolodjon, majd a 8 motor megnöveli tolóerejét, hogy elérje 100 méteres magasságban, hogy a függőleges sebességet 20  m / s- ra csökkentse, és a vízszintes sebességet törölje. Ugyanakkor a szondát 300 méterre választja el az ösvénytől, amelyet a pajzs és az ejtőernyő követ. Az ereszkedés függőlegesen folytatódik a pontos magasságmérés érdekében, és korrigálunk egy korábbi becslést, amely 50 méterrel téves lehet a megkönnyebbülés és a szonda részben vízszintes elmozdulása miatt. 50 méteres magasságból a függőleges sebesség 0,75  m / s-ra csökken, ha elérjük a 21 méteres magasságot. A szonda ezután gyakorlatilag lebeg.

A földre fektetve

Az ereszkedés utolsó fázisa egy teljesen új technikát alkalmaz. Míg a szonda 21 méterre van a talaj felett, nulla vízszintes sebességgel és 0,75 m / s-ig korlátozott állandó függőleges ereszkedési sebességgel, a rover három, 7,50 méter hosszú kábel után ereszkedett le, kerekeinek kihelyezésével, amint a rendszer vezérli az ereszkedés azt észleli, hogy a kábelekre kifejtett vonóerő meggyengült a rover hatékony eltávolításának következményeként. Ez lehetővé teszi a rover számára, hogy alacsony sebességgel érintkezzen, amelyet üzemi konfigurációban a kerekein a földre helyeznek. A jármű lengéscsillapítóit használják az érintkezés csillapítására.

Pirotechnikai rendszer választja el a rovert az ereszkedési szakasztól, miközben a magasság 17,6 méter. A rover felfüggesztve ereszkedik le a 3 kábel végén, amelyek tapadást gyakorolnak az ereszkedési szakasz bararycentere közelében, hogy elkerüljék az egyensúlyának megzavarását. Ugyanakkor a rover kerekei ki vannak kapcsolva. Köldökzsinór köti össze a rovert is, amelynek számítógépe ellenőrzi a művelet előrehaladását és az ereszkedési fázist. Hét másodperccel a sorozat kezdete után a kábeleket teljesen letekerik. Az elkövetkező 2 másodperc során a rendszer célja a kábelek letekercselésének megszakadása által okozott mozgások csillapítása. Ezután a rendszer készen áll a talajjal való érintkezésre. Ezt akkor észlelik, amikor a kábeleken tapad a tapadás, ami az állandó ereszkedési sebesség fenntartása érdekében jelentősen csökkenti a motorok által kifejtett tolóerőt. A fedélzeti számítógép egy másodpercen keresztül tanulmányozza az ereszkedési szakasz viselkedésének alakulását (a motor tolóerejének értéke és változása), és arra a következtetésre jut, hogy a rover megfelelően van a földön. Ha a talajjal való érintkezés megerõsödik, megadják a parancsot, hogy elvágják a vezetõket a rovernél. Ezután az ereszkedési szakasz, amelyet most a saját processzora irányít, megkezdi a manővert, amelynek el kell távolítania a leszállási zónától: a motor tolóereje egy bizonyos ideig megnő, hogy a süllyedési szakasz visszatérjen a magasságból, majd megváltoztassa az irányát 45 ° -kal, majd 100% -ra növeli motorjainak tolóerejét, és addig tartja ezt az üzemmódot, amíg az üzemanyag el nem fogy. Várható, hogy az ereszkedési szakasz minden esetben legalább 150 méterre esik le a rover leszállási helyétől.

Március 3 Viking 1 Viking 2 Mars Pathfinder Szellem Lehetőség Főnix Kíváncsiság Kitartás Beagle 2 Schiaparelli InSight Március 6 Március 2

A kíváncsiság helyzete a Marson landolt más űrszondákhoz képest .

Földi műveletek

A rover aktiválása

A Curiosity földi rendszeréből adódóan gyakorlatilag működőképes, amint megérkezik a marsi talajra: kerekei ki vannak helyezve, és nem kell leszállnia olyan peronról, mint az előtte lévő MER roverek. Közvetlenül a földre érkezés után azonban a földön dolgozó mérnököknek a rover fedélzetén található érzékelők segítségével meg kell bizonyosodniuk arról, hogy a mozgás előtt nincs veszélyes helyzetben. Bár hasmagassága 60  cm, és 50 ° -os lejtőn meg tud mászni, az első manőverek nehezek lehetnek, ha a leszállási zóna nem túl kedvező. A rover megkezdi az automatikus feladatsort: az árbocot és a nagy nyereségű antennát függőleges helyzetbe helyezik, tesztelik a Földdel való távközlést, képeket küldenek, hogy a földi vezérlők pontosan azonosíthassák a leszállás helyét és a rover helyzetét. A rover első elmozdulására csak egy hét múlva kerül sor.

Tervezés

Körülbelül egy hét elteltével a Curiosity megkezdi operatív küldetését. Ennek kezdeti időtartama egy marsi év, azaz 687 földi nap vagy 669 marsi nap (talaj). Ebben az időszakban, a rover lesz csökkent aktivitása körülbelül húsz nap alatt a napenergia összefüggésben a2013. április 18(a telekommunikáció megszakadt, mert a Nap beavatkozik a Mars és a Föld közé), és körülbelül 10 napot, hogy lehetővé tegye a szoftverfrissítést . A rovernek ebben a 22 szárazföldi hónapban 5 és 20  km között kell haladnia . Utazása során várhatóan körülbelül 70 kőzet- és marsi talajmintát fog összegyűjteni és elemezni.

A misszió első napjainak lefolyása marsi talajon

Keltezett	Misszió napja	Tevékenység
2012. augusztus 6 5:24 UTC	0. emelet	A légköri visszatérés kezdete . Az MSL sebessége 5,9  km / s (~ Mach 17).
2012. augusztus 6 5:31 UTC	0. emelet	7 perces ereszkedés után leszállás Gale-kráterben. A rover számára 15 óra (helyi napidő szerint).
Augusztus 6	0. emelet	Információk továbbítása a rover állapotáról. Az első fotók miniatűr formátumban, amelyeket HazCam kamerák készítettek.
Augusztus 7	1. emelet	A nagy nyereségű antenna telepítése, tudományos adatok gyűjtése a meteorológiáról (REMS műszer) és sugárzási szintről (RAD), további fényképek készítése. A rendszerek és eszközök működésének ellenőrzése. Termikus viselkedésszabályozás.
Augusztus 8	2. emelet	Árboc telepítése, 360 ° -os panoráma a NavCam kamerával, Fotó a kalibrációs célról a MastCam kamerával, második kísérlet a Földdel való közvetlen kapcsolatra.
Augusztus 9	3. emelet	A beágyazott szoftver frissítésének előkészítése, számos tudományos eszköz, például APXS, CheMin, DAN és SAM tesztelése, színes panoráma megvalósítása a MastCam-tal
Augusztus 10	4. emelet	A fedélzeti szoftverfrissítés előkészítése (folytatás), RAD és DAN eszközök használata passzív módban.
11-től ~ -igAugusztus 14-én	Sol 5-től ~ Sol 8-ig	A fedélzeti szoftver frissítése. A repülési szakaszra tervezett 9. verzió helyébe a 10. verzió lép. Ezt a repülés során előre feltöltötték, de a bevezetés előtt tesztelni kell.
Augusztus 22	16. emelet	A rover első mozdulatai (3 méterrel előre, 90 ° -kal elfordulva, majd 2 méterre hátra)
Augusztus 20	-	A szerszámkar első használata
Augusztus 29	22. szol	A rover az első Glenelg felmérési helyszín felé tart, 400  méterre a leszállási ponttól.
2014. június 24	Sol 669	A misszió vége egy marsi év után (687 földi nap, 669 marsi nap)

Csapatok szervezése a Földön

A csapatok szervezete a Földön a küldetés előrehaladtával fejlődik. Megismétli, amit a MER roverek számára állítottak be. Az első 90 nap során a csapatok a nap 24 órájában, a hét minden napján, marsi idő szerint dolgoznak, vagyis napi 40 perccel haladják meg az időt. A napi műveletek előkészítését és ellenőrzését 16 óra alatt két csapat váltja fel. Ebben az időszakban az érintett technikusok és tudósok többsége egyetlen helyszínen gyűlik össze. A csapatok célja a szervezet megszakítása, a rover használatának elsajátítása annak érdekében, hogy fokozatosan 8 órára csökkentse a napi műveletek előkészítésével és figyelemmel kísérésével járó feladatok időtartamát. Ennek a szakasznak olyan decentralizált működési módhoz kell vezetnie, amelyben a tudósok és technikusok az intézményük helyiségeiben dolgozhatnak (kutatólaboratórium, egyetem, vállalat, a NASA központja). A következő, 90 napig tartó szakaszban a csapatok a hét 7 napján, napi 16 órában dolgoznak reggel 6-tól este 8-ig ( csendes-óceáni idő szerint ), így már nem ragaszkodnak a marsi időhöz. Ezt követően a megfigyelő csoport munkarendjét egységesítik: heti 5 napon és napi 8 órában.

A misszióval kapcsolatos összes előkészítési, irányítási és üzemeltetési feladat elvégzéséhez több csoportot állítanak fel: Missziókezelés, Tervezés, Tervezés és navigáció, Valós idejű műveletek, Mérnöki műveletek (azaz a rover működéséhez kapcsolódóan), Tudományos tevékenységek. A tudományos és mérnöki műveleteknek két összetevője van: rövid távú, azaz a következő napra vagy legfeljebb néhány napra vonatkozik) és a stratégiai (hosszú távú).

A rover tevékenysége

Gale-kráter felfedezése

A Gale-kráter jellemzői

A rovert a Gale kráter belsejében kell elhelyezni a déli szélesség 4,6 ° -án és a keleti hosszúság 137,4 ° -án. Ennek a 154 km átmérőjű kráternek  középpontjában az Aeolis Mons található , amely egy csúcs, amely 5 km-rel magasodik a padlója felett. Ennek a hegynek a lejtői elég gyengék ahhoz, hogy a rover meg tudjon mászni, de a Curiositynek csak a nominális küldetése során szabad felmásznia a lábain, amelynek időtartama két év (azaz egy marsi év). A Mars körül keringő műholdak műszerei alapján számos nyom arra utal, hogy a víz egyszer keringett a kráterben:

• a kráterpadló alacsony magassága (4,45  km az átlagos szint alatt): ha a víz a Mars felszínén keringett, az alsó részeire koncentrálódott.
• szulfátok és agyagok jelenléte a központi csúcs alsó részein,
• magasabb területeken ásványi anyagokkal telített vízzel megtört földrész létezik.

A központi hegyen látható rétegek arra engednek következtetni, hogy ez tanúja a bolygó geológiai történetének a krátert mintegy 3 milliárd évvel ezelőtt létrehozó hatás óta. Az egyes periódusok által hagyott lerakódásokat ott kell megtalálni: a legrégebbi rétegeknek a hegy tövében kell elhelyezkedniük. Azokat a folyamatokat, amelyek a megfigyelt különféle képződményekhez vezettek, nem lehet pontosan azonosítani.

• A leszállási zóna a Gale kráterében egy ellipszis (20 × 8  km ), az Aeolis Palus nevű síkságon található , az Aeolis Mons központi csúcs lábánál, amely 5  km-re emelkedik a kráter padlója fölé.

• Részletes nézet azonosított geológiai elemekkel és narancssárga pontozott vonalakkal a rover lehetséges pályája. A fehér kör az eredetileg tervezett leszállási zóna körvonala és az ovális vastag, fehér vonal. A leszállási zóna a leszállási technika optimalizálásának eredményeként alakult ki.

Folyamat

A kráter azon területei, amelyek a tudósok számára elsődleges érdeklődésre tartanak számot, a központi hegy szélén helyezkednek el a rover leszállási zónáján kívül; ez nem tudott közvetlenül leszállni, mert a lejtő túl fontos. De a Curiosity névlegesen 20 km-es hatótávolsággal rendelkezik  ahhoz, hogy elérje ezeket a helyeket. Ezenkívül érdekes geológiai helyeket is azonosítottak a leszállási zónán belül. A tudományos csoport a következő formációk részletes feltárását tervezte (lásd a fenti térképet):

• a partraszállási zónában elhelyezkedő hordalék-delta, amely a kráter falai és az övezet északi részéig terjed. A kráter oldaláról a felszíni víz által szállított anyagnak kell lennie.
• lejtős terület, amely a hordalékdeltától délre található, és világos tónusú kemény kőzetekből áll. Lehet, hogy üledékes kőzetek keletkeznek a felszíni vizek hatására, például sók, amelyeket egy tó szárít során rak le.
• a központi hegy alsó részei, amelyek agyagokat, szulfátokat vagy a kettő keverékét tartalmazó rétegek vannak. A különböző rétegek között megfigyelt eltérések információt nyújtanak a marsi környezetben ezen párás és meleg időben bekövetkezett változásokról. A rover műszereivel végzett elemzéseknek hozzá kell járulniuk a pálya körüli ásványi anyagok eloszlására és bőségére vonatkozó megfigyelések értelmezéséhez is. A szulfát sók nyomokban vizet tartalmaznak az ásványi szerkezetben, és ennek a víznek egy része a nap legmelegebb óráiban kerül a légkörbe, majd a leghidegebb órákban felszívódik; a méréseknek, amelyeket a rover fog végezni, információkat kell szolgáltatniuk a bolygó jelenlegi vízforgalmáról .
• a központi hegy északi szárnyába bevágódó kanyonok az alsó rétegeken átmenő felszíni víz múltbeli áramlásából származnak. Ezek a kanyonok az agyagok és szulfátok képződésének idejéhez képest különálló és utólagos lakókörnyezetet képeznek. A kanyonok kijáratánál elhelyezkedő lerakódások elemzése tájékoztatni fog minket az akkori Marson uralkodó állapotokról.
• a szulfátban gazdag rétegek felső részén elhelyezkedő törések hálózata a felszíni víz hatására keletkező ásványi anyagokkal van megtöltve. Ezek az előző kettőtől megkülönböztetett harmadik környezet maradványai. A rover szerves komponenseket keres ezekben a lerakódásokban.

A rover haladásának sebessége az egyes helyszíneken tapasztalt felfedezésektől függ. Ha a rover még mindig működik, miután megismerte ezeket a különböző képződményeket, azt tervezik, hogy a Mars történetének újabb korszakainak megfelelő felső rétegek (a központi csúcson magasabbra fekvő) tanulmányozására küldik.

Korlátok

A Mars földi műveleteinek számos korlátot kell figyelembe venniük:

Rendelkezésre álló energia és a generált tudományos adatok mennyiségének korlátozása

A rover csak 250 watt energiát tud fordítani tudományos berendezésekre. A marsi tél során, amikor a hőmérséklet csökken, a rendelkezésre álló teljesítmény még alacsonyabb, mert több energiát kell fordítani az érzékeny berendezések megfelelő hőmérsékleten tartására. A kiválasztott hely (a Gale kráter ) földrajzi szélessége, az Egyenlítő közelében , lehetővé teszi, hogy a rover viszonylag enyhe, -100 és 0  ° C közötti hőmérsékleten éljen . A marsi nap folyamán a rover tevékenységének ideje 6 órára korlátozódik. Az átvihető tudományos adatok mennyiségét marsi naponta átlagosan 250 megabitre korlátozták , hogy figyelembe vegyék a Földdel való kapcsolatokért felelős műholdak rendelkezésre állását.

Autonómia

A rover általában nem képes láncolni a műveleteket, és utasításokat kell kapnia a Föld operátoraitól egy új feladat elindításához:

• az elvégzendő tudományos tevékenységeket számos előzetes megfigyelés feltételezi, amelyeket különböző eszközök (például navigációs kamera, majd tudományos kamera, majd ChemCam) segítségével hajtanak végre, amelyek között a Föld tudósai elemzést helyeznek el az érdekes célok azonosítása és a következő lépés ennek megfelelő meghatározása céljából. .
• amikor a rover egy másik helyszínre tart, van egy szoftvere, amely lehetővé teszi a navigációs kamerák által nyújtott képek értelmezésével függetlenül haladni. Ennek előrehaladásának azonban nagyon körültekintőnek kell lennie, mivel az akadályok azonosításának képessége korlátozott, és stagnálás, felborulás vagy ütközés esetén az egyik mechanizmus vagy műszer károsodása nem lehetséges. A marsi terep azonban szabálytalan, és érdekes geológiai területek gyakran meredek helyeken helyezkednek el.

A csapatok válaszideje a Földön

A rover ezért nagymértékben függ a földi csapatokkal folytatott cseréktől a tevékenységének elvégzése érdekében. Számos tényező azonban lelassítja ezeket a cseréket:

• a rádió kommunikáció 8–42 percet vesz igénybe, hogy elérje célját, a két bolygó helyzetétől függően.
• marsi naponta csak két rádióhívást terveznek a rover és a Föld irányítói között, több okból is: a rovernek korlátozott energiája van telekommunikációra fordítani, ezek a központok reléként használják az egyik marsi pályát, amelynek át kell repülnie a rover felett és a Földön található vevő antennarendszer korlátozottan elérhető.
• a Föld, a Mars és a Nap megfelelő helyzete nem mindig kedvez ezeknek a cseréknek.
• A misszió első 180 napján túl az operátorok és a tudósok reakcióképessége a Földön korlátozott, mivel a csapatok már nem állnak rendelkezésre a nap 24 órájában, a hét minden napján, de visszatérnek a szokásos órákra.

A tevékenység típusai

A fent felsorolt ​​korlátok meglehetősen lassú haladást jelentenek a tevékenységek terén. A marsi nap során összekapcsolandó feladatokat az előző nap a rover által továbbított elemek alapján határozzák meg, ami egy tipikus nap meghatározását eredményezi, amelynek fő célja: két helyszín közötti átszállítás, felderítés, egy út megközelítése. célzott, in situ vizsgálat , egy minta elemzése a minilaboratóriumban.

Utazás két tanulmányi helyszín között

A rover jelentős számú napot tölt a tudományos csapat által kiválasztott helyről a másikra. A projektcsoport által kidolgozott forgatókönyv szerint két, a rover által mélységesen vizsgált helyszín közötti átlagos távolság 1,5  km . Ahhoz, hogy elérje a helyszínt, a rover átlagosan 50 méteres földsebességgel becsüli a sebességet (marsi nap). Ez a távolság a tapasztalt terep jellegétől függ. A mozgalomnak szentelt napok alatt a rover a szomszédos sziklák ChemCam műszerrel történő vizsgálatával kezdődik, majd a MAHLI mikroszkóp kamerával bizonyos minták mentén képeket készít, amely megköveteli a rover karjának kinyitását, és ezért előző nap kellett volna képeket készíteni. a navigációs kamerákkal, hogy ne legyenek akadályok a kar útjában. Ezután navigációs kamerákkal és MastCam kamerákkal készülnek a panorámák. A tevékenység időtartamának hátralévő részét az utazásnak szentelik.

Egy webhely felismerése

A kiválasztott helyszín felderítő tevékenysége egy nap, amelyet az előkészítési feladatoknak szentelnek. A cél olyan információk megszerzése, amelyek lehetővé teszik a tudományos csapat számára a következő lépések megtervezését. A rover a kijelölt célpontokat megvizsgálja a ChemCam segítségével, majd a rover telepítése után megkönnyebbülten készít képeket a MAHLI mikroszkóp kamerával, amely megköveteli a rover karjának behelyezését, és ezért előző nap a navigációs kamerákkal készített képeket annak biztosítására, hogy ne legyenek akadályok a kar útjában. Ezután navigációs kamerákkal és MASTACM kamerákkal készülnek a panorámaképek. Az APXS eszköz telepítve van, és egy mintát elemez egy éjszakán át.

Talajminta közelében történő elhelyezés

A talaj vagy a szikla mintája közelében történő elhelyezésre szánt nap során a rover úgy mozog, hogy a karja a nap végén abban a helyzetben van, hogy szerszámot vagy tudományos eszközt alkalmazzon erre a célra. Ezt előző nap kellett azonosítani, és 10 méteres távolságon belül kell lennie a rovertől. Ez a nap azzal kezdődik, hogy egymás után rövid ideig alkalmazza a ChemCam-ot, az APXS-t és a háromdimenziós képhez a MAHLI-t, mielőtt elindulna. Mozgása végén a navigációs kamerák és a MastCam képeket készítenek, amelyeket továbbítanak a Földre. A DAN műszer aktív méréseket végez mozgás közben és a véghelyzetben.

Egy érintkező minta vizsgálata

A kontaktusban lévő talaj- vagy kőzetminta elemzésének egy napja abból áll, hogy megfigyelést végzünk a kar műszereivel a rover célpontján (APSX és MAHLI), amelynek az előző nap óta hatótávolságon belül kell lennie. Ezután a kőzetet ecseteljük, hogy eltávolítsuk a felületi réteget, majd ismét elvégezzük a méréseket a kar tudományos eszközeivel, de ezúttal hosszabb APSX expozíciós idővel. A ChemCam és a MastCam képeket készít az elektromágneses spektrumról, hogy tisztázza a cél kontextusát, miközben a navigációs kamerák dokumentálják ezeket a tevékenységeket.

Talajminta gyűjtése és elemzése

Egy talajminta elemzésére szánt nap összegyűjti azokat a feladatokat, amelyek ahhoz vezetnek, hogy ezt a mintát a CheMin és a SAM rover mini laboratóriumaiba helyezzék. Annak elkerülése érdekében, hogy az elemzés az előző elemzéssel szennyeződjön, az első mintát a fúróval a cél közelében lévő sziklából veszik és kondicionálják. Az a minta, amelyet valójában elemezni akarunk, ezt követően felveszi, kondicionálja, majd elérhetővé teszi a CheMin és a SAM eszközök számára. A minta nem használt részét a rover elején elhelyezkedő megfigyelő platformra dobják, és a MAHLI és az APXS műszerek vizsgálják. Ez a tevékenység 3-5 napig tart, hogy elegendő mennyiségű energia álljon rendelkezésre a tudományos berendezések számára, és figyelembe vegye az átadandó tudományos adatok mennyiségét és az elemzésekhez szükséges időt.

A misszió előkészítése

Az MSL összetettsége és költségei miatt a NASA kiemelt küldetésének ( Flagship Mission ) része: a NASA 2010-es évekbeli robotprojektjei közül ez a legambiciózusabb, és ebben a tekintetben összehasonlítja a Cassini Huygens szondával . A projekt tervezési szakasza 2003-ban indult és 2007-ben ért véget.

Nehéz fejlődés (2004-2009)

Ban ben 2004. április, alig három hónappal az első MER rover leszállása után, a NASA pályázati felhívást hirdet a rover fedélzetén található tudományos műszerekről. Nyolc hónappal később nyolc hangszert választottak ki, amelyekhez hozzáadódott az Oroszország és Spanyolország által szállított kettő. Rajt2007. júniusa tervezési szakasz ( Critical Design Review CDR) a végéhez közeledik, és az elvégzett értékelés már 75 millió dolláros túllépést mutat az akkor meghatározott teljes költségvetéshez képest, amely 1,7  milliárd dollár volt . A NASA Tudományos Misszió Igazgatósága úgy dönt, hogy eltávolít bizonyos berendezéseket, amelyek nem játszanak lényeges szerepet a célok elérésében: a MARDI ereszkedési szakaszában lévő kamerát és az árbockamerák zoom funkcióját elhagyják. Míg a csiszolótárcsa a a kar helyére egy egyszerű kefe kerül. Az ezt követő fejlesztési fázist sok probléma jelzi, amelyek időnként jelentős változásokhoz vezetnek a szonda és a rover kialakításában. A fejlesztő csapat feladta nagyon későn, 2008-ban, a hiánya meggyőző eredményeket, az új rendszer száraz kenés hajtóművek és elektromos motorok: ezek szerint ellenáll hidegebb hőmérséklet, volt, hogy lehetővé tegye a rover területek feltérképezésére északabbra Mars által kért tudósok. A módosítás eredményeként mindezeket az alkatrészeket (51 működtető és 54 villanymotor) a felülvizsgált előírásoknak megfelelően sietve gyártja a gyártó, aki nem tartja be a határidőket. Minden eljárását megszegve a JPL-nek párhuzamosan össze kell állítania a rover műszaki és repülési modelljét. A késések másik fő forrása a szonda szoftverének fejlesztése. Az MSL rover fedélzeti számítógépe a MER roverekkel ellentétben teljesen felesleges, ami bonyolultságot eredményez, amelyet a jármű kifinomultsága tovább növel. Mivel ráadásul a rover nagyszámú programozható logikai áramkört tartalmaz, és a rover számítógépe támogatja a Föld-Mars tranzit fázisokat és a marsi talajon történő süllyedést, különösen fontos a fedélzeti szoftverek fejlesztése és minősítése. Összetett és a tervezett ütemezés nem tartják tiszteletben.

A visszaküldött járművön a mérnökök rájönnek, hogy a projekt már nagyon előrehaladott állapotban van, hogy a MER űrszondákhoz használt ablatív anyag, amelyet az MSL hővédő pajzshoz használtak , nem lesz elegendő hőelvezetési képességgel. A NASA-nak PICA- val kell helyettesítenie . De ezt az anyagot csak kisebb méretben használták a Stardust szonda mintavevő kapszulájához ( átmérője 81  cm ), és nehezebb feldolgozni. Végül a marsa talajminták vételére és kondicionálására szolgáló rendszer kialakítását, amely a rover távirányító karjának végén helyezkedik el, 2006 óta többször módosították, és utoljára felülvizsgálták a Mars szondája által bevezetett hasonló rendszer hátrányait követően. Phoenix 2008-ban. A motoros karjának minősítése, amelyet már a hajtóművek problémája is hátrányos helyzetbe hoz, különösen későn folytatódik, és 2011-ben is folytatódik.

A költségvetés túllépése és a bevezetés elhalasztása (2009–2011)

2008 - ban a fejlesztési szakaszban tapasztalt nehézségekből eredő költségvetési túllépést formalizálták: 24% - ban jelentették be 2007 - ben 2008. április, októberben eléri a 30% -ot. A2008. december 4, A NASA hivatalosan úgy dönt, hogy 2009 - re elhalasztja a 2009 - re tervezett indítást 2011. novemberamely a következő indítóablak lehetővé teszi egy szonda küldését a Marsra. Ennek oka, hogy a teszteket nem fejezik be időben. A túllépés és a fejlesztési időszak meghosszabbítása miatt szükségessé váló többletköltségvetést úgy találjuk, hogy a bolygóközi szondák egyéb projektjeit elhalasztjuk, különösen a Mars célállomásaira.

2009-ben a NASA nyilvános versenyt indított a rover nevére az MSL misszióhoz. Miután több mint 9000 javaslat közül kilenc döntőt ( Utazás , Csoda , Érzékelés , Kaland , Napkelte , Kíváncsiság , Amelia , Poursuit és Vision ) választott ki, az internetezők szavazata végül megtartotta a Kíváncsiság , a2009. május 27.

• A tesztelésre összeállított MSL szonda fő elemei.

• A rover az összeszerelés végén (2011. június).

• A rover felső fedélzete, amelyet az árbocban elhelyezett kamera fényképezett.

Ban ben 2011. június, a misszió teljes költségét 2,5 milliárd dollárra becsülik , a 2011-es indítás függvényében. A költségvetés túllépése a projekt teljes szintjén eléri az 56% -ot, a fejlesztési szakaszban pedig a 86% -ot. Számos fontos alkatrész minősítése még mindig nem fejeződött be: az érintett komponensek az avionika , a rover leromlott üzemmódban történő működése és a mintagyűjtő rendszer. Az áramtermelő rendszer teljesítményével kapcsolatban is aggályok merülnek fel. A két év további elhalasztása 570 millió dollárra becsült többletköltséget eredményezne. Úgy tűnik, hogy az utolsó késési források ki vannak vasalva, és a szonda komponensei, amelyeket a JPL-től a2011. júniusezen a webhelyen összerakják, és egy utolsó teszten vesznek részt. A második indítóablak 2011 márciusa körül, amely kezdődik2011. november 25 és zárja be December 18, megtartották. Ez az időszak kevésbé kedvező, mint az októberi ablaknyitás, mert a szonda körülbelül 0,4  km / s sebességgel megnövekedett sebességgel jut be a Mars légkörébe . ANovember 10a szondát és az azt takaró burkolatot az Atlas V hordozórakéta tetejére emelik a Cape Canaveral kilövőbázis 41 -es lőhelyén . A radioizotóp termoelektromos generátort (RTG) néhány nappal később telepítették.

A misszió lebonyolítása

Indulás és átszállítás a Marsra (2011. november 26. - 2012. augusztus 6.)

A 2011. november 26UTC 15: 02-kor, egy nappal az ablak kinyílása után a szondát egy Atlas V rakéta indította el . A kentaur szakasz kilövése után közvetlenül a Mars felé vezető útjába kerül. A hordozórakéta a szondát "eltolás" irányba helyezi, hogy a második szakasz ne csapódjon be a Marsba és ne szennyezze a bolygót földi mikroorganizmusokkal . Ezért a2012. január 11, a pálya első korrekciója, amely 5,5 m / s sebességváltozást jelent , hogy abba az irányba helyezkedjen el, amelyet a Mars 5000 km-en belül elfoglal  . Így a szonda kis rakétamotorjai 59 percig működnek. A Március 26, egy második 0,9  m / s korrekció a szondát pontosan a Mars irányába helyezi. A harmadik javításJúnius 26lehetővé teszi a szondának, hogy a megfelelő helyen és időben egy időben megközelítse a marsi légkört: a motorok 40 másodperces rövid impulzusának köszönhetően a marsi légkörbe való belépési pont körülbelül 200 km-rel korrigálódik,  és a légköri visszatérés időtartama körülbelül 70 másodperccel előrehalad. A negyedik pályakorrekciót (1 cm / s sebességváltozás) végrehajtjukJúlius 29és kijavítja a belépési pontot a marsi légkörbe, amely 21  km . Az ötödik és a hatodik tanfolyam-korrekció, tervezett a 3-as és aAugusztus 5, törlik, mert végül szükségtelennek tartják.

Leszállás és leszállás (2012. augusztus 6.)

A Augusztus 6, a szonda megkezdi belépését a Mars légkörébe. Ennek átadása során folyamatosan továbbítja a működését, hogy kudarc esetén ezt követően diagnosztizálhasson. Az ereszkedést úgy programozták, hogy a 2001-es Mars Odyssey és a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) pálya körüljárók megfigyelhessék és képeket továbbíthassanak róla. A Mars Odüsszea azonnal továbbítja a fogadott adatokat a földi állomásoknak, míg az MRO szélesebb hullámsávon hallgat, arra az esetre, ha az átvitt jelet megzavarják. A szonda által továbbított adatokat a nagyon alacsony áramlás korlátozza. Az európai keringő Mars Express- t szintén használják kibocsátásának továbbítására. Végül a2012. augusztus 6UTC 05:31 órakor a kíváncsiság a várakozásoknak megfelelően landolt a közepétől keletre 2,25 km- re keletkező ellipszison belül  . A leszállóhely 6  km-re található a Sharp-hegytől ( Aeolis Mons ) és 28  km- re a kráter peremétől (koordinátái -4,5895 D, 137,4417 E). A talaj, amelyen leszállt, akadálymentes, néhány fokkal megdöntött, és a rover eleje keletre / délkeletre fordul (112,7 ° plusz mínusz 5 °).

• A roverre szerelt 17 kamera helyzete.

• A hőpajzs (elöl), amelyet a rover MARDI kamerája fényképezett három másodperccel a felszabadulása után a marsi talajra ereszkedés során.

• Az MRO ejtőernyős ereszkedése során sikeresen fényképezte az MSL szondát.

• Az ereszkedési szakasz három komponense mind a marsi talajra esett, rövid távolságra a Curiosity-tól.

• A kíváncsiság önarcképe a NavCam kamerák egyikével készült.

• Ez a MastCam-100 teleobjektívvel készített fotó a hegyes hegy domborművét mutatja, körülbelül 10  km-re .

A Mars felfedezése (2012. augusztus -)

A Mars kíváncsiságkutatásának fő szakaszai a következők:

• felszerelés telepítése és ellenőrzése leszállás után (2012. augusztus);
• kb. 700 méterre a glenelgi telephelyre költözik ;
• a helyszíni felfedezés, majd a Yellowknife-öböl 6 hónapos vizsgálata , amely azt mutatja, hogy ez egy régi tó vagy egy korábbi deltája, nem savas vizekkel;
• a rover beindul 2013 július gyors áthaladás a Sharp hegyre;
• vége 2013. december A JPL mérnökei felfedezik, hogy a rover kerekei előre nem látható defekteket szenvedtek el a nagyon sziklás terepen, és úgy döntenek, hogy ennek megfelelően módosítják a rover által követett útvonalat;
• ban ben 2014. júniusa 7 km-t megtevő rover  gyorsan halad a Sharp hegy felé  ;
• a rover 18,01  km-t tett meg a Mars felszínén, 1930-as talajánál . (2018. január 10);
• a rover 22,65  km-t tett meg a Mars felszínén, annak 2422- es földjén (2019. május 30);
• A rover utazott 24,40  km a Mars felszínén annak 3033 th emeleten (2021. február 16).

Videók

• Az MSL a Canaveral-fokról indult.

• Az MSL ereszkedése a fedélzeti kamera által lefényképezett Gale kráter felszíne felé KEDD.

• Az első alacsony felbontású színes panoráma, amelyet a MastCam kamera készített (2012. augusztus 8).

• Animáció, amely bemutatja a rover leszállását és a küldetés menetét a felszínen.

• Animáció és jelentés a leszállásról.

Megjegyzések és hivatkozások

Megjegyzések

1. A Marsra vezető emberes küldetés legalább 500 napig tart. A megszerzett beruházással megegyező tudományos megtérülés valójában 900 napot (két és fél évet, ebből a helyszínen másfél évet) igényel. A NASA által tanulmányozott forgatókönyv szerint egy ilyen projekthez 1000 tonnánál többre lenne szükség alacsony pályára, ahol az Apollo-program csak száz tonnát igényelt. Műszaki szempontból nem tudjuk, hogyan lehet megvédeni az emberi személyzetet a halálos sugárzástól a Föld és a Mars közötti átutazásuk során, vagy egy tonnát meghaladó gépet leszállítani a marsi talajra.
2. 2013 októberében az Opportunity rover utazott 38,5  km (Spirit 7.7  km ), és még működőképes.
3. 2013. október 21-én az Opportunity rover 3460 nappal a leszállás után még működött (Spirit: 2210 nap).
4. Ez a költség magában foglalta az érdekes geológiai területek felkutatásáért felelős MRO típusú keringőt , a mintavételért felelős rovert és a talajminta visszajuttatását a Földre.
5. Az eredetileg 650 millió dollárra becsült mintavételi projekt költségeit több mint 2 milliárd dollárra becsülik.
6. A projekt legújabb verziója a NetLander, amelyet 2007- ben indított a CNES és az ESA, de 2009-ben költségvetési okokból felhagytak vele .
7. A zászlóshajó program előző küldetése Cassini-Huygens ( 1997 ) volt, és a következő, 2020 körül tervezett misszió az Europa Jupiter System Mission lehet, de ma költségvetés hiányában fel van függesztve.
8. Noha négyszer nehezebb, mint a MER szondák, az MSL körutazás csak a MER üzemanyag másfélszeresét hordozza, mivel az Atlas V hordozórakéta a Delta II- nél jobb pontossággal injektálja a szondát .
9. Az Atlas V hordozórakéta lehetővé teszi egy 5 m átmérőjű gép indítását , de a Canaveral-foki indítóberendezések  ezt az értéket 4,5 m-re korlátozzák  .
10. A rover a több mint egy tonna szonda lenne alávetni kevésbé hatékony fékezést és a fog érkezni túl gyorsan marsi talajban.
11. Az ereszkedő szakaszmotorok fajlagos impulzusa 210 másodperc.
12. A GTR elektromos hatásfoka nagyon alacsony, és az energia közel 95% -a hő formájában eloszlik (2000 W termikus 110  W elektromos esetén).
13. MRO-nál régebbi Odüsszea az MSL küldetésének idejére valószínűleg már nem működik.
14. Az Atlas V 541 hordozórakéta kevesebb, mint 20,1 km / s kioldási sebességet ér el 4,05 tonna súlyú hasznos teherrel.VS3{\ displaystyle C_ {3} \, \!} 
15. A Juno indítása után legalább 78 napra van szükség, hogy felkészüljenek az MSL indítására.
16. Ezt a képességet nem használják ki, mert a Gale-kráter negatív magasságban helyezkedik el. De ezt a választást a szonda kialakításakor nem rögzítették.
17. A létrehozott finomság (emelés / húzás arány ) 0,24 a 0-val szemben a MER roverek visszatérő járművénél.
18. Ennél a sebességnél már nem áll fenn annak veszélye, hogy az árnyékolás az ellenállása miatt érintkezésbe kerül a szondával való kidobása után. A kilökést rugók váltják ki.
19. 7:31 Belgiumban, Franciaországban és Svájcban, 1:31 Quebecben.
20. A rover a központi csúcstól északra landol egy síkságon, amelyet az Aeolis Palus nevű kráter falai határolnak .
21. Az alkatrészek titánból készülnek, amely az ónmentes acélt helyettesíti.
22. A mérnöki modell a szonda másolata az összeszerelt alkatrészek hitelesítésére, míg a repülési modul az indítandó szonda másolata.
23. A pajzs már nem egy darabból áll, hanem csempék sokaságából áll, mint az amerikai űrsiklón.
24. Ezt a nevet egy 12 éves lány, Clara Ma javasolta, itt van egy esszé, amely igazolja ezt a választást:

    „A kíváncsiság örök láng, amely mindenki fejében ég. Reggel kitaszít az ágyból, és kérdez azokról a meglepetésekről, amelyeket az élet ezen a napon rám fog dobni. A kíváncsiság olyan hatalmas erő. Enélkül nem lennénk olyanok, mint ma. Fiatalabb koromban azt kérdeztem magamtól: "Miért kék az ég?" "," Miért csillognak a csillagok? "," Miért vagyok én? », És még mindig csodálkozom. Annyi kérdésem van, és Amerika az, ahol meg akarom találni a válaszaimat. A kíváncsiság az a szenvedély, amely mindennapjainkban hajt bennünket. Ez a kérdésfeltevés, a csodálkozás miatt felfedezőkké és tudósokká tett bennünket. Természetesen rengeteg kockázat és veszély van, de ennek ellenére továbbra is kérdezzük magunkat, és álmodozunk, alkotunk és remélünk. Annyi mindent felfedeztünk már a világról, de valójában olyan keveset tudunk. Soha nem fogunk tudni mindent, amit tudni kell, de a kíváncsiság lángjának köszönhetően annyit tanultunk ”

    .
25. Az RTG-generátort röviddel az indítás előtt telepítik, mert sok hőt termel, amelyet nehezebb kiüríteni, ha a szondát a fedő alá helyezik (amikor a szonda a Mars felé tart, ezt a hőt a készülék radiátorain keresztül ürítik ki). körutazás padlója). Az RTG a rakéta tetején helyezkedik el, amely két nyíláson halad át; az egyik a burkolatban, a másik a szonda hátsó pajzsában készült.
26. alatt, mivel nem tud a Föld felé mutatni egy olyan nagy nyereségű antennát, amely lehetővé tenné az adatok nagy sebességű továbbítását.

Hivatkozások

1. Frédéric W. Taylor op. cit. o.  133 .
2. http://www.esa.int/SPECIALS/Mars_Express/SEMGKA808BE_0.html .
3. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  56-58 .
4. (in) R. Braun és R Manning, a Mars feltárásának belépési, leszállási és leszállási kihívásai ,2009( online olvasható ) , p.  16..
5. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  36 .
6. Frédéric W. Taylor op. cit. o.  259-262 .
7. Frédéric W. Taylor op. cit. o.  262 .
8. Frédéric W. Taylor op. cit. o.  263-266 .
9. (in) Mars Science Program szintézis Group, "  Mars Exploration stratégia 2009-2020 FEHÉR KÖNYV  " , 2001. április 28 .
10. (in) "  Mars Science Laboratory Mission  " , NASA / JPL (hozzáférés : 2010. március 12. ) .
11. (in) "  Az MSL tudományos célkitűzései  " ( Archívum • Wikiwix • Archive.is • Google • Mit kell tenni? ) , JPL , NASA (hozzáférés: 2009. május 27. ) .
12. (a) Mars Science Laboratory küldetésprofilja .
13. (in) MSL - Landing Sites Workshop .
14. "  Survivor: Mars - Seven Possible MSL Landing Sites  ", Sugárhajtómű Laboratórium , NASA, 2008. szeptember 18( online olvasás , konzultáció 2008. október 21-én ).
15. (in) "  MSL Workshop összefoglaló  " [PDF] , 2007. április 27(hozzáférés : 2007. május 29. ) .
16. (in) "  MSL leszállási hely kiválasztásának használati útmutatója a műszaki korlátozásokhoz  " [PDF] , 2006. június 12(hozzáférés : 2007. május 29. ) .
17. (in) "  Második MSL Landing Site Workshop  " .
18. (in) "  Második MSL Landing Site Workshop eredmények  " .
19. (in) "  MSL diagram szavazó műhely  " [PDF] , 2008. szeptember 18.
20. (in) GuyMac, "  Az MSL-helyek felismerése  " , HiBlog, 2008. január 4(hozzáférés : 2008. október 21. ) .
21. (in) "  Marskutatási Tudományos Havi Hírlevél  " [PDF] , 1 st augusztus 2008.
22. (in) "  A webhelylista szűkíti a NASA következő Mars-leszállását  " , MarsToday.com, 2008. november 19(megtekintés : 2009. április 21. ) .
23. (in) "  Final_Quad_Charts_for_5th_MSL_Workshop_5-26-11  " NASA (hozzáférés: 2011. június 9. ) .
24. (in) "  A Mars Tudományos Laboratóriumának leszállóhelyeinek vizsgálata  " , YouTube , NASA / JPL 2009. május 27(elérhető : 2009. május 28. ) .
25. (in) további leszállási helyek a Mars Science Laboratory Research .
26. (in) A MEPAG munkamegbeszéléseinek ütemezése , ideértve a Mars Tudományos Laboratórium missziójának üléseit is .
27. (a) "  Mars Rover helyszín kiválasztása két döntősig  " , NASA,2011. július 6.
28. (in) "A  NASA következő Mars Roverje a Gale-kráteren landolni  " , NASA,2011. július 22.
29. (in) "  MSL Science Corner Instruments  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 27. ) .
30. (in) "  Mars Science Laboratory (MSL) March Hand Lens Imager (MAHLI) Instrument Description  " , MALIN SPACE Science Systems (hozzáférés: 2011. június 21. ) .
31. (in) "  MSL Science Corner: March Hand Lens Imager (MAHLI)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 26. ) .
32. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  11-12 .
33. (in) "  Mars Science Laboratory (MSL) Mast Camera (MastCam) Instrument Description  " , MALIN SPACE Science Systems (hozzáférés: 2011. június 21. ) .
34. (in) "  MSL Science Corner Mast Camera (MastCam)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 24. ) .
35. (in) "  Mars Science Laboratory (MSL) March Descent Imager (MARDI) Instrument Description  " , MALIN SPACE Science Systems (hozzáférés: 2011. június 21. ) .
36. (in) "  MSL Science Corner: March Descent Imager (MARDI)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 24. ) .
37. A Curiosity robot két francia műszert hordoz: a ChemCam egy lézerre épül, amelyet a Thales Laser cég fejlesztett ki, a Le figaro, 2011. november.
38. (in) "  MSL Science Corner: Chemistry & Camera (ChemCam)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 24. ) .
39. (in) "  MSL Science Corner: Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 24. ) .
40. (in) "  MSL Science Corner: Chemistry & Mineralogy (CheMin)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 24. ) .
41. (in) "  MSL Science Corner: Sample Analysis at Mars (SAM)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 24. ) .
42. „A  SAM eszközkészlete és hírei  ” ( Archívum • Wikiwix • Archive.is • Google • Mit kell tenni? ) (Hozzáférés : 2013. március 30. ) a SAM GC-n. konzultált a 2011. szeptember 19-én.
43. [1] a NASA-n. konzultált a 2011. szeptember 19-én.
44. (in) "  MSL Science Corner: Radiation Assessment Detector (RAD)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 24. ) .
45. (in) DM Hassler et al., "  A sugárzásmérő detektor (RAD) a Mars Tudományos Laboratóriumban  " (hozzáférés: 2009 ) .
46. (in) "  MSL Science Corner: Dynamic Albedo of Neutrons (DAN)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 24. ) .
47. (in) "  MSL Science Corner: Rover Environmental Monitoring Station (REMS)  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 22. ) .
48. (in) "  MSL EDL Instrument  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 21. ) .
49. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  44-45 .
50. A kíváncsiság megtervezése és megtervezése Hogyan teljesíti munkáját a Mars Rover , p.  2.2.1.
51. A kíváncsiság megtervezése és megtervezése Hogyan teljesíti munkáját a Mars Rover , p.  2.3.2.
52. A kíváncsiság megtervezése és megtervezése, hogyan teljesíti munkáját a Mars Rover , p.  2.3.6.
53. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  6 .
54. (in) "  Cruise Configuration  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 20. ) .
55. (in) Nancy Atkinson, "  Hogyan fog MSL Navigáljon a Marsra? Nagyon pontosan  ” (hozzáférés : 2011. november 23. ) .
56. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  37-38 .
57. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  38-39 .
58. R. Braun és R Manning, op. cit. o.  6-7 .
59. (in) "  Aerojet hajók meghajtórendszere a Mars Tudományos Laboratóriumi Missziójához  " a Marsdayly-n , 2008. június 11 .
60. (en) Miguel San Martin (NASA / PL), „  Az MSL SkyCrane Landing Architecture: A GN&C perspektíva  ” , 2010. június 14–18 .
61. (in) Adam D. Steltzner és az összes (NASA / PL), "A  Mars Tudományos Laboratóriumba való belépés, leszállás és leszállási rendszer áttekintése  " , 2010. május 14 .
62. (in) "  Mission: Rover - Wheels and Legacy  " , a NASA JPL - márciusi programján (megtekintés: 2011. június 26. ) .
63. (hu) Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma - 2008. január "  Űrradioizotóp-energiaellátó rendszerek - Többmissziós radioizotóp-hőelektromos generátor . ".
64. (in) 4. nemzetközi energiaátalakítási mérnöki konferencia és kiállítás (IECEC) - 2006. június 26-29. Ajay K. Misra, "  A nagy fajlagos teljesítményű rádióizotóp-erőművek fejlesztésére vonatkozó NASA-program áttekintése . ".
65. (in) BAE Systems - 2008 "  RAD750® sugárzással edzett PowerPC mikroprocesszor . ".
66. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  44 .
67. (in) "  MSL Science Corner: Sampling system  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 21. ) .
68. (in) Louise Jandura, "  Mars Science Laboratory vérvétel minta feldolgozása és kezelése: alrendszer tervezési és vizsgálati kihívások  " (elérhető május 12, 2011 ) .
69. (in) NASA, "  MSL Science Corner: sampling system  " (hozzáférés: 2011. július 24. ) .
70. Andre Makovsky et al., Op. cit. o.  81-82 .
71. Andre Makovsky et al., Op. cit. o.  62-65 .
72. Andre Makovsky et all, op. cit. o.  117-121 .
73. (in) "  Űrhajó - Szem és a többi érzékei  " , NASA / JPS (megközelíthető 1 -jén július 2011 ) .
74. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  38 .
75. (in) Jet Propulsion Laboratory NASA Caltech - május 20, 2010 "  Geometry meghajtók kiválasztása időpontja 2011-March Launch . ".
76. F. Abilleira, op. cit. o.  3-11 .
77. F. Abilleira, op. cit. o.  3 .
78. (in) "  MSL - Mission: Cruise  " a NASA / JPL-en (hozzáférés: 2011. június 5. ) .
79. F. Abilleira, op. cit. o.  13-15 .
80. (in) "  MSL - Mission: Approach  " a NASA / JPL-en (hozzáférés: 2011. június 5. ) .
81. (in) Emily Lakdawalla, "  Hogyan kíváncsiság Land Marson, 1. rész: Entry  " a Planetary Society , 2012. június 22 .
82. (in) Emily Lakdawalla, "  Hogyan kíváncsiság Land Marson, 3. rész: Skycrane és leszállás  " a Planetary Society , 2012. július 6 .
83. (in) Brian Kent Birge III "  A Computational Intelligence közelíti meg a problémát március Precision Landing  " ( Archív • Wikiwix • Archive.is • Google • Mit kell tenni? ) .
84. F. Abilleira, op. cit. o.  14 .
85. Adam D. Steltzner et al., Op. cit. o.  4-5 .
86. Adam D. Steltzner et all, op. cit. o.  5-7 .
87. Adam D. Steltzner et al., Op. cit. o.  7–9 .
88. Adam D. Steltzner és mtsai, op. cit. o.  9-10 .
89. Adam D. Steltzner et al., Op. cit. o.  10-12 .
90. (in) "  MSL - Mission: First Drive  " a NASA / JPL-n (hozzáférés: 2011. június 5. ) .
91. (in) "  MSL - Mission: Operations Area  " a NASA / JPL-n (hozzáférés: 2011. június 5. ) .
92. (en) "  MSL Science corner: Science Planning  " , NASA / JPL (hozzáférés : 2011. június 21. ) .
93. NASA leszállóprés készlet, op. cit. o.  30-33 .
94. (in) "A  kíváncsiság napi frissítése: A kíváncsiság biztonságosan a Marson! Kezdődnek az egészségügyi ellenőrzések  ” ,2012. június 8.
95. (in) Emily Lakdawalla, „  Curiosity: tudomásul veszi a két nap utáni leszállás sajtótájékoztatók  ” ,2012. augusztus 6.
96. (en) Emily Lakdawalla, "  Curiosity sol 1 and tervezett tevékenységek a következő néhány szólóra  " , 2012. augusztus 7.
97. (in) "  MSL Science Corner: Science Operations  " , NASA / JPL (hozzáférés: 2011. június 28. ) .
98. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  48 .
99. NASA RB Anderson és mtsai (2010), op. cit. o.  76-77 .
100. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  49-50 .
101. (in) Jeffrey J. Biesiadecki, P. Leger és Chris MarkW. Maimone (NASA / JPL), "  Kompromisszumok a Mars-felfedező Roverek irányított és autonóm vezetése között  " ,2007.
102. NASA indító sajtókészlet, op. cit. o.  10-11 .
103. (a) "A  Mars Tudományos Laboratóriumi Változások a költségnövekedésre reagálva, a márciusi program nyomon követése  " a NASA / JPL -n 2007. szeptember 17.
104. (en) "  Mars Tudományos Laboratórium: késésének technikai okai  " , The Space Review ,2009. március 2(megtekintés : 2010. január 26. ) .
105. (in) Frank Morring és Jefferson Morris, "  Mars Science Lab kétséges  " , Aviation Week ,2008. október 3( Olvassa el az online [ archív2011. május 21] , hozzáférés : 2009. május 27 ..
106. (in) "  Mars Science Laboratory: A költségvetési okok az ict késedelme mögött  " , The Space Review ,2009. március 2(megtekintés : 2010. január 26. ) .
107. (in) Sajtóközlemény: "A  NASA a hallgatói bejegyzést választja új Mars Rover névként  " a nasa.gov oldalon ,2009. május 27(megajándékozzuk 1 -jén augusztus 2010 ) .
108. (in) Clara Ma, "  KÍVÁNCSISÁG  " on nasa.gov ,2009. május 27(megajándékozzuk 1 -jén augusztus 2010 ) .
109. (in) a NASA Számvevőszéke: "  A Mars tudományos laboratóriumi projektjének NASA irányítása (2011. I. negyedévi ellenőrzés)  " , 2011. június 8.
110. (in) NASA / JPL, "A  NASA Mars Rover terepjáró után érkezik Floridába  " , 2011. június 23.
111. (be) . en) NASA / JPL, „  Kíváncsiság: Kifizethető indító jármű állapotjelentés  ” ,2011. november 10.
112. (in) NASA / JPL, "  Kifizethető indító jármű állapotjelentés  " , 2011. november 18.
113. (in) Emily Lakdawalla, „  Curiosity halmozott elindítása, továbbra is várja a plutónium áramforrás rendszer  ” , 2011. november 4.
114. (in) "  A NASA bemutatta legalkalmasabb és robusztus Rover a Marsra  ," NASA / JPL 2011. november 26.
115. NASA leszállóprés készlet, op. cit. o.  26-27 .
116. (in) "A  kíváncsiság napi frissítése: Sikeres tanfolyam manőver; MSL megkezdi a végső megközelítést  ” , NASA / JPL,2012. július 29.
117. (in) "  Curiosity napi frissítése: MSL a pályán - TCM-5 törölve  " , NASA / JPL2012. augusztus 3.
118. (in) "  Curiosity Rover csak órákra a Mars leszállásától  " , NASA / JPL2012. augusztus 5.
119. (in) Emily Lakdawalla, "  Curiosity: Landing mínusz 11 óra  " ,2012. augusztus 5.
120. (in) Emily Lakdawalla, „  Curiosity: tudomásul veszi a két nap utáni leszállás sajtótájékoztatók  ” ,2012. augusztus 6.
121. mars.nasa.gov , „A  kíváncsiság térképe a Sol 1930-on keresztül - Mars Tudományos Laboratórium  ”, a mars.nasa.gov címen ,2018. január 10(megtekintve : 2018. március 3. ) .

Források

NASA

• en) a NASA, a Mars Science Laboratory Landing ,2012. július( online olvasás )Az űrszonda leszállására készített misszió sajtónak történő bemutatásának dokumentuma.
• en) a NASA, a Mars Tudományos Laboratórium indító sajtókészlete ,2011. november( online olvasás )Az űrszonda indítására készített misszió sajtónak történő bemutatásának dokumentuma.
• (en) Adam D. Steltzner és mtsai, Mars Science Laboratory Entry, Descent and Landing System Overview ,2010. május 14( online olvasás )Az MSL Marsra való leszállási forgatókönyvének leírása.
• en) Andre Makovsky, Peter Ilott és Jim Taylor (NASA / JPL), a Mars Tudományos Laboratórium távközlési rendszertervezete ,2009. november( online olvasás )Az MSL telekommunikációs rendszerek jellemzői.
• en) NASA / JPL, MSL leszállási hely kiválasztásának használati útmutatója a műszaki korlátozásokhoz ,2007. augusztus( online olvasás )Technikai korlátok, amelyeknek az MSL leszállóhelynek meg kell felelnie.
• (hu) Louise Jandura (NASA / JPL), Mars Science Laboratory vérvétel, minta feldolgozása és kezelése: alrendszer tervezési és vizsgálati kihívások ,2011. május 12( online olvasás )Az MSL mintagyűjtési rendszer kialakítása.
• (en) R. Braun és R Manning, a Mars feltárásának belépési, leszállási és leszállási kihívásai ,2009( online olvasás )A Marsra történő leszállás (EDL) által felvetett probléma műszaki leírása és lehetséges technikai megoldások.
• (hu) NASA Hivatal ellenőrzési, NASA Kezelése a Mars Science Laboratory projekt (audit 1 st trim. 2011) ,2011. június 8( online olvasás )Az MSL projekt belső ellenőrzése (NASA) 2011 júniusában jelent meg.
• (en) F. Abilleira (NASA / JPL), a Mars Tudományos Laboratóriumi missziójának áttekintése 2011-ben ,2010. szeptember 9( online olvasás )A Föld-Mars repülés indítását és forgatókönyvét érintő korlátozások leírása.

Tudományos küldetés és az eszközök leírása

• (en) John P. Grotzinger és mtsai. , "  Mars Science Laboratory Mission and Science Investigation  " , Űrtudományi áttekintések ,2012. július 25( DOI  0.1007 / s11214-012-9892-2 , olvassa el online )Az MSL tudományos küldetésének bemutatása.
• (en) J. Gómez-Elvira és mtsai. , "  REMS: The Environmental Sensor Suite for the Mars Science Laboratory Rover  " , Űrtudományi áttekintések ,2012. augusztus 4( DOI  10.2307 / 2118559 , online olvasás )A REMS műszer leírása.
• ( fr ) Paul R. Mahaffy és mtsai. , "  A minta elemzése a Mars nyomozásán és az Instrument Suite Rover  " , Űrtudományi vélemények ,2012. április 27( DOI  DOI 10.1007 / s11214-012-9879-z , olvassa el online )A SAM műszer leírása.
• ( fr ) Kenneth S. Edgett et al. , "A  Curiosity Mars kézilencse-képalkotójának (MAHLI) vizsgálata  " , Űrtudományi vélemények ,2012. július 5( DOI  10.1007 / s11214-012-9910-4 , olvassa el online )A MAHLI eszköz leírása.
• (en) S. Maurice és mtsai. , „  A ChemCam Instrument Suite a Mars Science Laboratory (MSL) Rover-nél: tudományos célok és árboc-egység leírása  ” , Űrtudományi áttekintések ,2012. július 4( DOI  10.1007 / s11214-012-9910-4 )A ChemCam műszer optikai részének leírása.
• ( fr ) RogerC . Wiens és mtsai. , „  The ChemCam Instrument Suite on the Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Body Unit and Combined System Tests  ” , Space Science Reviews , vol.  170,2012. június 21, P.  167-227 ( DOI  10.1007 / s11214-012-9902-4v , olvassa el online )A teljes ChemCam készülék leírása.
• (fr) David Blake és mtsai. , „A  Mars Tudományos Laboratóriumának CheMin ásványtani műszerének jellemzése és kalibrálása  ” , Space Science Reviews , vol.  170,2012. június 23, P.  341-399 ( DOI  DOI 10.1007 / s11214-012-9905-1 , online olvasás )A CheMin eszköz leírása.

A Mars geológiája

• (en) Ryan B. Anderson és James F. Bell III , „  A Gale-kráter geológiai feltérképezése és jellemzése, valamint a Mars-tudományos laboratórium leszállóhelyként való potenciáljára gyakorolt ​​hatásai  ” , The International Journal of Mars Science and Exploration ,2010, P.  53 ( online olvasható )A Gale-kráter és Mons Aeolis (2010) geológiai vizsgálata.

Bibliográfia

• en) Roger Wiens, Red Rover , Basic Books ,2013, 256  p. ( ISBN  978-0-465-05598-2 ).
• (en) Rob Manning és William L. Simon, a Mars Rover kíváncsisága: Belső számla a Curiosity főmérnökétől , Smithsonian Books,2014, 240  p. ( ISBN  978-1-58834-474-8 , online olvasás ).
• en) Emily Lakdawalla, A kíváncsiság megtervezése és kivitelezése: hogyan teljesíti munkáját a Mars-járó , Cham / Chichester, Springer-PRAXIS,2018( ISBN  978-3-319-68144-3 ).
• en) Frédéric W. Taylor, A Mars tudományos felfedezése , Cambridge, Cambridge University Press ,2007, 348  p. ( ISBN  978-0-521-82956-4 , 0-521-82956-9 és 0-521-82956-9 ).
• Francis Rocard Planète rouge Friss hírek Mars ( 2 nd edition) , Párizs, Dunod - Quai des Sciences, 2003-2006, 257  p. ( ISBN  978-2-10-049940-3 és 2-10-049940-8 ).
• (en) Paolo Ulivi és David M. Harland , A Naprendszer robotkutatása: 4. rész: A modern kor 2004–2013 , Springer Praxis,2014, 567  p. ( ISBN  978-1-4614-4811-2 ).

Függelékek

Kapcsolódó cikkek

A Marsról  :

• Március  ;
• Marsi geológia  ;

A Mars felfedezéséről  :

• A Mars kutatása a kíváncsiság által  ;
• 2020 márciusa az MSL utódja
• Mars felfedezése  ;
• Mariner 4 , első repülés a Mars felett (1965);
• Mariner 9 , először pályára állítva (1969);
• Viking 1 és Viking 2 , első leszállás (1976);
• Mars Pathfinder , első rover (1997);
• A Spirit and Opportunity , a második generációs roverek (2004-től);
• Szellem és lehetőség (részletes cikkek).

Külső linkek

• Hatósági nyilvántartások  :
  • Virtuális nemzetközi hatósági akták
  • Cseh Nemzeti Könyvtár
  .
• Közlemények az általános szótárakban vagy enciklopédiákban  : Encyclopædia Universalis  • Gran Enciclopèdia Catalana .
• Csillagászati ​​források  :
  • (en)  Nemzeti Űrtudományi Adatközpont
  • (en)  Műholdas katalógusszám
  .
• fr ) Cikkek archívuma a misszió marsi talajon elért haladásáról .
• A teljes küldetést leíró animáció (2011) .
• fr) a NASA MSL-nek szentelt tudományos webhelye .
• (en) A JPL MSL-nek szentelt nyilvános webhelye .
• fr) a NASA helyszíne, amely az MSL leszállóhely kiválasztását szolgálja .
• en) Az MSL (NASA) küldetésének szintetikus bemutatása .
• Az MSL-nek szentelt oldal a CNES weboldalán .
• [2] és [3] Interjú a ChemCam műszertervezésért felelős személlyel a CNES-nél.
• Ciel et Espace podcast F Rocarddal a CNES-től .
• Kíváncsiság - magas kockázatú küldetés. Jean-Pierre Martin (Franciaország Csillagászati ​​Társasága és Montgeroni Csillagászati ​​Társaság) francia nyelvű előadása, népszerűsítve és részletesen.
• Március: A Curiosity új képei nyugati tájat tárnak fel .