2020 március / Kitartás
Szervezet | NASA |
---|---|
Építész | Sugárhajtómű laboratórium |
Tartomány | Marsi talajminták gyűjtése |
A küldetés típusa | Asztromobil |
Állapot | A misszió folyamatban van |
Dob | 2020. július 30 |
Indító | Atlas V 541 |
Élettartam | 24 hónap (elsődleges küldetés) |
Webhely | JPL honlapja |
Szentmise az induláskor |
~ 3650 kg, beleértve 1025 kg- ot a roverhez (kitartás) |
---|---|
Energiaforrás |
Tengerjáró padló: Astromobile napelemek : MMRTG |
Elektromos energia |
Hajózási szakasz: 1080-2500 Watt Astromobile: 100 W |
Leszállás | 2021. február 1820:44 órakor UT |
---|---|
Elhelyezkedés | Jezero kráter |
MastCam-Z | Kamerák |
---|---|
SuperCam | Számos spektrométer társítva lézerrel és kamerával + mikrofonnal |
RIMFAX | Radar |
PIXL | 2D röntgen fluoreszcencia spektrométer / mikroszkóp |
SHERLOC | 2D Raman spektrométer / mikroszkóp |
MEDA | Meteorológiai állomás |
MOXIE | ISRU technológiai demonstrátor |
MHS (találékonyság) | Felderítő helikopter |
Március 2020 van egy hely küldetésefeltárása Marsáltal kifejlesztettJPL, létrehozása aűrügynökség amerikai(NASA). A küldetés arover(rover) kitartásának telepítése aMars felszínére annak felszínének tanulmányozására és a Mars felszínének mintáinak összegyűjtésére. 2020 márciusa az első a három misszióból, amelynek végső célja,hogy ezeket a mintákatelemzés céljábólvisszahozza a Földre.
Mivel a NASA korábbi marsi missziói megerősítették, hogy folyékony víz folyt a bolygó felszínén a múltban, a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy ekkoriban élőlények fejlődhettek ki. A kitartás rover kell keresni a föld, amely megőrizte az ezt igazoló múltbeli élet. Ezeknek a mintáknak a Földre való visszajuttatását, amely egy összetett, kockázatos és költséges vállalkozás, a tudományos közösség kiemelt projektnek tekint.
Célkitűzéseinek teljesítése érdekében a rovernek fedélzeti műszerekkel körülbelül negyven talajmagot és sziklát kell választania a kiválasztott helyekről. Ezeknek a mintáknak az eredményét a rovernek gondosan megjelölt helyeken kell letétbe helyeznie, miközben arra vár, hogy a NASA és az Európai Űrügynökség által közösen tanulmányozott jövőbeli küldetés visszahozza őket a Földre . A két ügynökség által kidolgozott ütemterv szerint a Földre való visszatérést 2031-re tervezik annak finanszírozásától függően. A végső cél az, hogy képes legyen elvégezni a Földön a marsi talaj mintáinak részletes elemzését, különös tekintettel a lehetséges ősi életformák azonosítására. Sőt, a kapacitás szárazföldi eszközök, eltérően a fedélzeten űrhajók nem korlátozza tömeg korlátok .
A Mars 2020 űrszonda és a Perseverance rover a Mars Tudományos Laboratórium és a Curiosity rover architektúráját használja, amelyet azóta2012a Mars felszínén. A kitartás egy több mint egy tonnás gép, amelynek számos tudományos eszköze van (kamerák, különböző típusú spektrométerek ), amelyeket a legérdekesebb helyek azonosítására használnak, hogy az elvégzett mintavétel összefüggéseit biztosítsák (geológiai jellemzők, körülmények. Éghajlati viszonyok). az edzés feltételei) és végezzen első kémiai elemzést: ezek a PIXL röntgen fluoreszcencia spektrométer , a SHERLOC Raman spektrométer , a SuperCam képalkotó spektrométer és a Mastcam-Z kamera. A rover meteorológiai állomást (MEDA) és a talaj felszíni rétegeinek vizsgálatára szolgáló radart is hordoz (RIMFAX). Két kísérletnek kell tesztelnie a technológiákat, mielőtt a későbbi feladatokban operatívan megvalósulna: a MOXIE oxigént termel a marsi légkörből ( ISRU ), és az MHS (találékonyság) , egy két kilogrammnál kisebb súlyú helikopter , egy nagyon vékony légi jármű képességeit teszteli. a Mars légköre.
2020 márciusa 2020. július 30-án indul, kihasználva a 24–28 havonta nyíló, Marsra induló ablakot . A rover február 18-án száll le2021a jezero kráterben . Ez a hely, egy régi állandó tó helyszíne, amely megőrzi több folyó deltájának nyomait , azért maradt meg, mert az élet megjelenésének kedvező helyet jelenthet, és mivel nagy geológiai sokféleséget mutat. A 2020 márciusi misszió költségeit 2,5 milliárd dollárra becsülik , beleértve az elsődleges misszió kezdetét és lebonyolítását, amely két Földi évig tart.
A Mars 2020 űrszonda által kifejlesztett NASA és hordozó Mars astromobile perserverance indul július 30-án 2020 egy Atlas V rakéta . Hosszú tranzitfázis után, nagy sebességgel, 2021. február 18-án lépett be a marsi légkörbe. Az első alkalommal alkalmazott technikáknak köszönhetően nagy pontosságú leszállást hajtott végre a Jezero-kráter zord terepén . Miután a földi elfogadás szakaszában tudományos berendezések és eszközök, valamint egy kísérleti fázisban a kis találékonyság on board helikopter , a rover mozog a helyszínek által kiválasztott tudományos csapat. Elsődleges, 18 hónapig tartó missziója során, amelyet meg kell hosszabbítani, több talajmagot fog összegyűjteni a földrajzi jellemzőiknek megfelelő különböző helyeken.
A NASA űrmechanikai szakemberei meghatározták a Mars 2020 indítóablakának határait a Mars bolygó felé: ez attól függ, hogy e bolygó milyen helyzetben van a Földhöz viszonyítva. Az űrszondát aJúlius 17 és a 2020. augusztus 11. Ezen időszak előtt és után a hordozórakéta már nem rendelkezik elegendő energiával ahhoz, hogy az űrszonda elérje a Marsot. Az ablak minden nap más időpontban nyílik 30–120 percig. Ebben az időszakban az indítás öt percenként egyszer megtörténhet. Az Atlas V hordozórakéta telepítése és tesztelése során júniusban felmerült számos probléma (különösen a hajtóanyag-ellátó áramkör érzékelőjének rendellenessége) után az első indítási kísérletet július 30-ra halasztották, miközben a NASA mérnökei visszaszorítják a az indítóablak eredetileg augusztus 11-től augusztus 15-ig volt beállítva.
Az űrszonda 2020. július 30-án, UTC 11 : 50- kor száll fel a Launch Complex 41- től a Cape Canaveral bázisán . A pályára egy Atlas V 541 hordozórakéta áll , amely ennek a rakétának az egyik legerősebb változata, amelyet már a Mars Science Laboratory ikertérszondájához is megvalósítottak . 50–60 perccel a felszállás után az űrszonda levált a második Centaur- szakaszról, amikor a Föld gravitációs mezőjétől való menekülési sebessége elérte a 3,8 km / s-ot . A Mars felé vezető úton a Föld közeli árnyékát az űrszonda és a Nap között. Az űrszonda egyik berendezésének (az energiatermelő rendszer freon hűtőköre) hőmérséklete , amelyet a Nap már nem fűt, ideiglenesen az empirikusan beállított minimális érték alá esik. Mint minden rendellenes helyzetben, az űrszonda automatikusan túlélési módba kapcsol, és csökkenti aktivitását, miközben a földről várja az utasításokat. A helyzet gyorsan helyreáll, és a Mars 2020 megkezdi tranzitját a Marsra.
Miután elszakadt az indítójától, az űrszonda körutazási fázist kezd, amely körülbelül hét hónapig tart, amelynek során csak megszerzett sebességének köszönhetően jut közelebb a Marshoz. Induláskor a Mars körülbelül 105 millió kilométerre van, de az űrszonda 472 millió kilométert fog megtenni, mert az űrmechanika által korlátozott pályájának le kell írnia a Nap körüli részleges pályát. A Marsra való átjutása során az űrszonda hajóútjának aktív szerepe van:
2020 márciusának pályája az ebben a szakaszban végrehajtott manőverek ( TCM ) megjelölésével .
Animáció, amely bemutatja a Mars 2020 Föld és Mars közötti átszállításának előrehaladását.
A Marsra történő leszállás öt szakaszra oszlik:
A megközelítési szakasz célja, hogy az űrszonda a tervezett időpontban megérkezzen a marsi légkörbe tervezett belépési pontba. Ebből a célból szükség esetén 9 órával a légköri visszatérés előtt végső pályakorrekciót ( TCM -6) hajtanak végre, miután a szonda helyzetét és sebességvektorát elemezték. A légköri belépéskor a pozícionálási hibának 2 km- nél kisebbnek kell lennie , a sebességnek pedig 1,5 m / s- nál kevesebbnek kell eltérnie a vártól. Tíz perccel azelőtt, hogy belépne a marsi légkörbe, az űrszonda elengedi az immár haszontalan körutazást. Az űrszonda forgása megszakad. Öt perccel a légköri visszatérés előtt két 75 kg-os súlyt dobnak ki, hogy a baricentrumot a szonda tengelyében elhelyezkedő pontig felfelé mozgassák : az így kialakult egyensúlyhiány lehetővé teszi a nullától eltérő támadási szög fenntartását, amely maga generál egy lift . A marsi légkör, amely sokkal kevésbé sűrű, mint a Föld, kevésbé hatékonyan lassítja az űrszondát. A felvonó lehetővé teszi az ereszkedés meghosszabbítását, és így megnöveli az űrszonda számára rendelkezésre álló időt annak sebességének csökkentésére, mielőtt a földre érne. 2020 márciusa 12 000 km / h sebességgel jut be a légkörbe. A következő nyolc percben 2020 márciusának törölnie kell ezt a sebességet, és nagy pontosságú leszállást kell elérnie.
Ellenőrzött légköri visszatérésAz ellenőrzött légköri visszatérés során a légköri fékezés jelentősen csökkenti az űrszonda sebességét. A rover két szomszédos hőpajzs közé van zárva, amelyek megvédik a hőtől: az első pajzs hőmérséklete eléri az 1450 ° C-os csúcsot, de az űrszonda teste normál hőmérsékleten marad. Ebben a szakaszban a Mars 2020 négy , a hátsó hővédő pajzson elhelyezkedő, gázsugarat kibocsátó kis rakétamotor segítségével folyamatosan alkalmazkodik támadási szögéhez . Ezen motorok tolóerejének köszönhetően az űrszonda pályája leírja az S-t az oldalirányú dőlésen való játékkal, amely lehetővé teszi a süllyedési szakasz meghosszabbítását. Másrészt ezeket a rakétamotorokat használják a tervezett pályától való eltérések korrekciójára a támadási szög beállításával. Ezt - általában 18 ° -on tartva - úgy állítják be, hogy ellensúlyozza a légköri zavarok és a visszatérő jármű aerodinamikai viselkedése által okozott különbségeket. Amikor a gép sebessége másodpercenként 900 méter alá csökken, a támadási szöget 0-ra csökkentik 6 25 kg-os súly kilökésével , amelyek helyettesítik a baritcentert a szonda tengelyében. A cél az ejtőernyő bevetésével keletkező rezgések korlátozása. Ennek kimenete akkor vált ki, amikor a sebesség 450 méter / másodperc alá esett (majdnem Mach 2).
Ejtőernyős ereszkedésA 21,5 m átmérőjű ejtőernyő skálafaktor, az ejtőernyő öröksége a Viking program számára . Általános jellemzői közel állnak a Mars Tudományos Laboratóriumhoz, de megerősítették, mert a Mars 2020 nehezebb. Ejtőernyő alá érve, amely 50 és 90 másodperc között tart, a Mars 2020 sebessége 100 m / s-ra ( 360 km / h ) csökken, és a kinetikus energia körülbelül 95% -a, amely a nyitása előtt megmaradt, eloszlott. Az első hővédő pajzsot kiadják, amint a sebesség 0,8 Mach alá süllyed, ami felszabadítja a Doppler radarantennát a süllyedési szakaszból, amely ezután első becslést adhat a magasságról és a sebességről, amikor a Mars-talajon sugárzott adásait tükrözi. Ebben a fázisban a szondának korlátoznia kell a kapszula forgását az ejtőernyő alatt. Ez a jelenség nehezen modellezhető és veszélyes, és a szuperszonikus sebességen ingadozik. a hátsó lökhárító helyzetének szabályozó motorjaival ellensúlyozzák ezeket a mozgásokat.
A Mars 2020 űrszonda két új technikát valósít meg, amelyek lehetővé teszik a leszállás fokozott pontossággal történő végrehajtását azáltal, hogy 50% -kal csökkentik az ellipszis méretét, amelybe a vízi járműnek le kell szállnia. Ez a pontosság lehetővé tette, hogy a Mars-szakemberek számára érdekes helyszíneket hozzáférhetővé tegyék, de erősebb megkönnyebbülés (sziklák és egyéb akadályok) akadályozzák. Ez lehetővé teszi azt is, hogy csökkentse a rover által megtett távolságot, hogy elérje a tudományos érdeklődésre számot tartó földrészeket. Az első újítás az ejtőernyő nyitásának módszereivel kapcsolatos. Ez utóbbi már nem csak akkor nyitott, ha a sebességet egy bizonyos küszöb alá visszahozták, de ezt a műveletet az űrszonda tervezett pályától való eltérését is figyelembe véve hajtják végre. Ezt a pályát közvetlenül a marsi légkörbe való belépés előtt vett rádióleolvasások alapján számolják, amelyek lehetővé teszik az eltérés 1-2 km pontossággal történő meghatározását . A pálya ezen ismerete az ereszkedés első szakaszában 2-3 km-re nő . Ha az addig követett pálya végül meghaladja a cél leszállási pontot, az ejtőernyőt korábban nyitják meg, és ha nem, akkor később. A második újdonság az űrhajó alatt elhelyezkedő talajról készült fotók elemzésén alapul, amelyeket az első hővédő pajzs felengedésekor készítenek, míg 2020 márciusa 4,2 km magasságban található . Ezeket a képeket, amelyek térbeli felbontása eléri a 6 métert, összehasonlítjuk az azonos területről készített, korábban a Mars körül keringő műholdak által készített, az űrszonda memóriájában tárolt fényképekkel. Amikor az optikai felismerő szoftver tizenöt figyelemre méltó pontot azonosított ezeken a fényképeken (kráterek, sziklák vagy nagy sziklák), úgy ítéli meg, hogy az űrszonda helyzete pontosan ismert. Ezután eldönti, hogy a végső meghajtású fázis során milyen rakétamotorokkal kell módosítani a leszállási helyet. Mindezen műveletek 10 másodperc alatt zajlanak le, miközben az űrhajó ernyője alatt ereszkedik tovább. Ez az intelligens látórendszer 85-ről 99% -ra csökkenti a sikeres leszállás valószínűségét.
Retro hajtású süllyedésA hátsó hajtású süllyedésnek két célja van: a szonda felemelése 18,6 m magasságba 0,75 m / s maradék függőleges sebességgel és nulla vízszintes sebességgel, miközben módosítja a szonda pályáját, hogy a rover ne landoljon ugyanabban 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 eltávolodhasson, 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. Ha az űrhajó egy veszélyesnek ítélt helyszín felé tart, akkor retro meghajtó rendszerével a kezdeti leszállási helytől 300 méterre is leszállhat.
LeszállásMíg az ereszkedési szakasz 21 méterrel a talaj felett van, nulla vízszintes sebességgel és állandó, 0,75 m / s-ra korlátozott függőleges ereszkedési sebességgel , egy pirotechnikai rendszer választja el a Perseverance rovert az ereszkedési fokozattól. a rover 3 db 7,50 méter hosszú kábel végén függesztve ereszkedik le, amelyek tapadást gyakorolnak az ereszkedési szakasz barárcikája közelében, hogy elkerüljék ennek egyensúlyának megzavarását. 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.
A skycrane által készített fotó, miközben kitartást rak le a marsi talajra.
Az első színes fotó a Mars felszínéről, amelyet a Kitartás készített leszállás után.
A rover felső szintjének fényképe, amelyet a Mastcam-Z kamera készített zoom-al.
Az ezt követő 2 másodperc alatt a kábelek letekerésének megszakadása okozta mozgások csillapodnak. Ezután minden készen áll a talajjal való kapcsolatfelvételre. Ezt akkor észlelik, amikor a kábelek feszültsége csökken. A motorok azonnal reagálnak, jelentősen csökkentve az odáig kifejtett tolóerőt az állandó ereszkedési sebesség fenntartása érdekében. A fedélzeti számítógép egy másodperc alatt tanulmányozza az ereszkedési szakasz viselkedésének alakulását (a motor tolóerejének és annak változásának értéke), 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, amely elmozdítja a leszállási zónától: a motorok tolóereje bizonyos ideig megnő, így a süllyedési szakasz onnan folytatódik. tájolása 45 ° -kal, majd 100% -ra növeli motorjainak tolóerejét, és addig tartja ezt az üzemmódot, amíg az üzemanyag el nem fogy. Az ereszkedési szakasz várhatóan minden esetben legalább 150 méterre esik le a rover leszállási helyétől. A maga részéről a rover meghatározza helyzetét, amint elődje, a Curiosity 40 méteres pontossággal három méterrel szemben megérkezik a földre . A kitartás rover földeket február 18, 2021 at 08:44 GMT (09:44 Francia idő szerint), miután megtett 472 millió kilométerre a Földtől 203 nap. Az információ 11 perccel később eljut a Földre.
Az elsődleges küldetés időtartama két marsi év a leszállástól számítva (687 földi nap. 1 marsi nap (1 szol) = 24 óra 39 földi perc), amelyet kétségkívül meghosszabbítanak, mert időtartama nem teszi lehetővé az összes cél elérését. A tervezett munkafolyamat három szakaszból áll:
A leszállás utáni első szakasz, amelyre 2021. február 18-án került sor, a rover felszerelésének kihelyezéséből áll, amely összecsukott helyzetben volt, hogy megvédje őket, vagy helyet okozott, majd ellenőrizze ezt a felszerelést. . Ennek a szakasznak 60 marsi napnak (talajnak) kell lennie.
Az első 30 nap során ellenőrizzük a rover és annak műszereinek összes rendszerét és működésüket. A következő műveleteket tervezik:
A következő 30 napot elsősorban az Ingenuity helikopter tesztjeinek előkészítésével kapcsolatos műveletekre szánják. Az ebben az időszakban tervezett tevékenységek:
A Ingenuity on board Mars helikopter van szerelve a rover. Miután ez utóbbi a Mars felszínén van, a helikoptert bevetik, majd a földre helyezik. Tíz napos ellenőrzési szakasz után harminc napot szánnak képességeinek tesztelésére. Erre a célra a rovert biztonságos távolságra (50–100 méter) helyezik el, majd a helikopter függőlegesen 3 méter magasra emelkedik, majd 30 másodpercig lebeg. Négy további néhány száz méteres járatot terveznek. Időtartamuk elérheti a 90 másodpercet. Az első repülésre 2021. április 19-én került sor. A kísérleti szakasz befejeztével a helikoptert el kellett hagyni a helyén, de küldetését az elért sikerek nyomán meghosszabbították.
III. Szakasz: Felszíni műveletekAz elsődleges küldetés az üzembe helyezési időszak letelte után kezdődik. Ebben az időszakban a rovernek képesnek kell lennie 20 talajmag felvételére. Várhatóan körülbelül tizenöt kilométert fog megtenni. Célkitűzéseinek teljesítése érdekében a rover vizes közegben képződött vagy a víz hatására módosított kőzetek felkutatására és mintavételre szolgál. Különösen azok a kőzetek vannak megcélozva, amelyek valószínűleg több milliárd évig megőrzik az élet kémiai nyomát. Más mintákat vulkanikus kőzetekből vesznek, vagy olyan jellegűek, amelyek lehetővé teszik a helyszín környezetében az idők során bekövetkezett változások azonosítását. Ha egy kőzetet kiválasztunk, annak egy 5 centiméter mély magját veszik, összetörik, és egy 15 grammos mintát hermetikusan lezárt csőben tárolnak. A csövet a rover fedélzetén tárolják. A földi projektcsoport meghatározza azokat a helyeket, ahol a 43 mintacsőt elhelyezni kell. A különböző lerakódások koordinátáit a marslakók körülbelül 1 méteres pontossággal olvassák le.
A műveletek programozásaA rover csak részben autonóm, és a műveletek menetét naponta kell meghatározniuk a technikusok és a tudósok csapatának a Földön. A rover és a Föld közötti cseréknél figyelembe kell venni a fontos korlátokat: a közvetlen kommunikáció megköveteli, hogy a Mars felszínét a Föld felé fordítsák, a pályákon keresztül történő kommunikáció feltételezi, hogy a leszállási helyet elárasztja ez. Végül, a Föld azon napszakai, amikor a támogatás (technikusok és tudósok) aktív, nem esnek egybe a marsi napokkal. A cserék áramlása általában a következő:
A napi műveletekre való felkészüléshez a földi csapatnak el kell kezdenie az előző nap átadott adatok elemzését a nap végén a rover által. Ezeknek köszönhetően biztosítja a rover normális működését, tanulmányozza az előrehaladást és az elért eredményeket, és programozza a következő nap utasításait, figyelembe véve a tudományos célokat és a mérnökök által megfogalmazott korlátokat. Az új utasításokat kódolják, majd közvetlenül továbbítják a roverhez. A Marson végzett műveletek kezdetén a földi személyzet marsi időben él, hogy optimalizálja a műveletek sorrendjét: az adatokat elemzik és új utasításokat továbbítanak a marsi éjszaka folyamán. Ez az üzemmód 40 perces elmozdulást jelent az ébrenléti órákban a marsi nap hossza miatt. Ezt a kimerítő tempót csak az első 90 nap tartja fenn.
A Mars az a bolygó a Naprendszerben , amelynek jellemzői a legközelebb vannak a Földéhez . Ezért az űrkorszak kezdete óta ez volt a kedvenc rendeltetési helye a Naprendszer-kutatási feladatoknak . Az e cél felé indított űrhajó megpróbálta azonosítani a bolygó fő fizikai jellemzőit és rekonstruálni annak történetét. Főként az amerikai űrügynökség , a NASA vezetésével ezek a missziók az elmúlt húsz évben bebizonyították a víz jelenlétét a Mars felszínén, valamint a múltban a folyékony állapotú víz jelenlétét. Az élet kialakulásához szükséges építőelemek, a szerves molekulák megléte újabban az MSL misszió Curiosity roverjének mini laboratóriumával bizonyított . 2020 márciusa az első a három misszió közül, amelyek visszahozzák a Földre a marsi talaj mintáit . A földi laboratóriumokban kapható erőteljes műszereknek köszönhetően a cél a bolygó történetének pontosabb rekonstruálása és a múltbeli élet nyomainak azonosítása molekuláris és atomi léptékű mélyreható elemzés révén.
A Mars bolygó feltárása különösen fontos helyet foglal el a Naprendszer űrkutatásának tudományos programjaiban . A Mars mindenekelőtt egy közeli célpont, ami viszonylag megkönnyíti az űrhajók odaküldését. Sőt, a Naprendszer többi bolygójával ellentétben, és bár ma már valószínűleg steril, a Mars kétségtelenül a múltban olyan körülmények között élt át, amelyek egészen hasonlóak a Földön uralkodókhoz, amelyek képesek voltak, de ezt még meg kell erősíteni, lehetővé teszik az élet megjelenését .
Tudományosan a Mars felfedezése három célt teljesít:
A három kérdésre adott válasz valószínűleg segít megérteni saját bolygónkat.
A műszaki megvalósíthatóság és a költségek miatt a 2010-es évekig egyetlen űrhajós személyzet nem végzett 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 legjobban fejleszti ismereteinket, olyan orbiták ( a Mars körüli pályára helyezett űrszondák), amelyek az egyre kifinomultabb eszközöknek köszönhetően képesek összegyűjteni az adatokat az egész bolygó felszínén., Annak légkörén, valamint bizonyos mértékben az alagsoron is. .
A Mars sterilitásának felfedezéseAz űrszondák közül szinte az űrkorszak kezdetétől indultak a Marsra. Az első, aki működési műszerekkel érkezett erre a bolygóra, a Mariner 4 (1965) a Föld-szerű élet jelenlétére vonatkozó spekulációkat megerősítette, megerősítve a sűrű légkör és ezért a víz. mező, amely megvédi a bonyolult élő szervezeteket a nap- ( ultraibolya ) és a galaktikus ( kozmikus sugarak ) sugárzástól . A bolygó felszínén 1975-ben landolt viking űrszondák a talajmintákat elemezték, anélkül, hogy nyomokat sikerült volna felfedezniük a jelen vagy a múlt életében. Az eszközök bemutatják a marsi talaj erősen oxidáló jellegét, amely nem teszi lehetővé a baktériumok szaporodását. Ezek a kiábrándító eredmények 20 éves szünetet eredményeznek a kutatási programban, amelyet szinte kizárólag az amerikai űrügynökség, a NASA vezetett .
Vizet keresveKüldetés | Dob | Víz? | Lakhatékonyság? | Élet ? |
---|---|---|---|---|
Mars globális felmérő | 1996 | x | ||
Mars Pathfinder | 1996 | x | ||
2001. március Odüsszea | 2001 | x | ||
Március Express | 2003 | x | ||
MER ( szellem és lehetőség ) | 2003 | x | ||
Mars felderítő Orbiter | 2005 | x | ||
Főnix | 2007 | x | x | |
MSL ( kíváncsiság ) | 2011 | x | x | x |
MAVEN | 2013 | x | x | x |
ExoMars Trace Gas Orbiter | 2016 | x | x | |
InSight | 2018 | x | x | |
2020 március | 2020 | x | x | |
Rosalind Franklin | 2022 | x | x |
A NASA Mars Global Surveyor űrszondája (1996) újra felkelti az érdeklődést a Mars iránt, mivel felfedezte pályájáról az üledéklerakódásokat, amelyek azt mutatják, hogy a Mars forró időszakot élt át, amikor a víz folyékony volt a felszínén. A 2000-es évek nagyon sikeres évek voltak. 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 vulkáni eredetű lehet, és végül agyagos üledékeket fedez fel, amelyek csak olyan víz jelenlétében jelenhetnek meg, amely hosszú ideig folyékony és gyengén savas , tehát az élet számára kedvező. A Mars Reconnaissance Orbiter ( 2006 ), különlegesen nagy teljesítményű kamerákkal felszerelve, ezeket a felfedezéseket finomítja, szisztematikusan felmérve a víz jelenlétét tükröző alapokat: több mint 100 000 üledékes lerakódást (agyag, karbonát ) észlelnek, azonban ezek nem csak A Mars felszínének 1% -a. A keringő viszonylag alacsony szélességeken is érzékeli a víz jelenlétét, ami megerősíti, hogy a marsi légkör megtartja a bolygó tengelyének dőlésszögében bekövetkezett közelmúltbeli változás nyomát.
Felszíni feltárási küldetésekA futómű (rögzített) és a roverek mobilak, képesek a padlón futni, és egyre fontosabb szerepet játszanak a Mars feltárásában a 2000-es évek elejétől: fő szerepük a keringők megfigyeléséből származó terepi levonások érvényesítése. A 174 kg-os MER roverek ( 2003 ) elsőként végeznek földtani munkát, de a tömegkorlátozások által korlátozott műszerekkel. A Phoenix statikus lander ( 2008 ) viszonylag szerény ambíciókkal landol a marsi északi sarkvidéken. Megerősíti a vízjég jelenlétét a bolygó felszínén, de felfedezi, hogy a talaj olyan perklorátok jelentős részét tartalmazza, amelyek nem nagyon kedveznek az életnek.
A NASA fő célkitűzése - a víz jelenlétének és a felszínen történt korábbi vagy jelenlegi hatásának kimutatása - a gyakorlatban már megvalósult, a feltárási stratégia az élet megjelenéséhez elengedhetetlen prebiotikus molekulák keresésére vagy az életformák által létrehozott molekulák keresésére irányul. izotópos aláírásuk. Ezt a célt a Mars Science Laboratory (MSL) küldetésének nehézkes (kb. 1 tonna) roverére bízzák . Ez minilaboratóriumokkal van felszerelve, amelyek képesek a talajmintákat atomi és molekuláris skálán elemezni. 2012-ben landolt a Gale-kráterben , egy ígéretes agyaglerakódás közelében, amelyet 2019-ben ért el. Az első eredmények azt mutatják, hogy a Mars talaja összetett szerves molekulákat tartalmaz, ami fontos index, azonban nagyon kis mennyiségben. Nem biosignature , közvetlen indexe jelenlétében jelenlegi és múltbeli élet, azonban kimutatható, de ezt az eredményt meg lehet magyarázni hatására kozmikus sugárzás , amely idővel kitört a komplex molekulák jelen vannak a felületi rétegek a talaj. Egyéb eredmények, amelyek komplex munkát igényelnek a Földön, még 2020-ban várhatók.
Célként a marsi minták visszatérése a FöldreA nemzetközi tudományos közösség több évtizede úgy gondolta, hogy csak a Marsra visszajuttatott marsi talajminták elemzése képes megoldani a Marson a múlt vagy a jelen jelenlétének kérdését:
Már a 80-as években figyelembe vették, hogy a marsi talajmintákat visszahozó küldetés tucatnyi tanulmány tárgyát képezte, amelyek azonban soha nem voltak sikeresek. Költsége (legfeljebb 10 milliárd dollár) ugyanabba a kategóriába sorolja, mint a Naprendszerben eddig végrehajtott legösszetettebb űrmissziók, és a kockázat különösen fontos: összetett műveletsor, technológiai elsődlegességek (go - Föld-Mars visszatérés, nagyon pontos leszállás, felszállás a marsi talajról). De 2013-ban a Mars Tudományos Laboratórium küldetése fontos akadályt vetett fel egy precíziós leszállási technika validálásával, amely lehetővé teszi a Mars felfedezésének következő szakaszába való átjutást. A NASA által a minták Földre visszahozatalára kidolgozott forgatókönyv szerint három külön feladatot kell összekapcsolni: az első azonosítja a megfelelő helyeket, majd összegyűjti és tárolja a marsi talaj magjait, a második visszahozza a mintákat a marsi pályára, az utolsó pedig visszahozza ezeket a Földön. 2020 márciusa felelős a küldetés első lépésének végrehajtásáért.
A különféle űrmissziók által gyűjtött adatok lehetővé tették a Mars történelmének jelentős részének rekonstruálását, de sok kérdés megválaszolatlan maradt:
A tudományos közösség képviselőinek 2011-ben írt és az Egyesült Államok Nemzeti Kutatási Tanácsa által közzétett, évtizedes bolygótudományi jelentés meghatározza az űrkutatás elsődleges tudományos céljait a következő évtizedre. A jelentés a marsi talaj mintájának a Földre való visszatérését helyezi előtérbe. Azt javasolja, hogy az amerikai űrügynökség , a NASA , 2022 előtt indítsa el a program első szakaszát, vagyis a mintagyűjtést végrehajtó missziót, amennyiben annak költségei a 2,5 milliárd dolláros határ alatt tarthatók. Abban az időben a NASA megkezdte az együttműködést az Európai Űrügynökséggel , hogy a mintákat visszahozza a Földre. A NASA által végrehajtott projekt első küldetését Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C) néven hívják . A küldetés felépítése a Mars Tudományos Laboratóriumán alapul, amelyet a NASA hamarosan elindít.
2011-ben a NASA költségvetési okokból úgy döntött, hogy lemondja a MAX-C projektet. A Mars-minták visszaszállításának küldetését határozatlan időre elhalasztják.
De a Curiosity rover ( Mars Science Laboratory misszió ) sikeres leszállását követően2012. augusztus, az Egyesült Államok elnöke, Obama úgy dönt, hogy a NASA költségvetésébe belefoglalja egy új Mars-rover megvalósítását. A szokásos megközelítéssel ellentétben ez a döntés anélkül születik meg, hogy a jövőbeli misszióra tudományos célokat tűzött volna ki. Ezt a projektet a NASA 20052012. december 4Során a kongresszus az American Geophysical Union in San Francisco : a rover, amely felhasználja az építészet, a MSL / Curiosity beleértve a légköri visszatérés és leszállító rendszer, a nézők a Mars 2020. hasznos a rover nem egyezhet hogy a kíváncsiság. Az MSL összetevőinek újrafelhasználásának köszönhetően az űrügynökség 1,5 milliárd dollár költséggel számol az MSL 1,5 milliárdjával szemben.
Ban ben 2013. január, a NASA kérésére a tudományos közösség bizottságát (a Science Definition Team vagy az SDT) hozzák létre, hogy meghatározzák a jövőbeli küldetés céljait. Az elején készített több mint 150 oldalas jelentés2013 júliusfő célként tűzte ki a marsi minták gyűjtését és tárolását a bolygó felszínén, miközben egy küldetésre vár, hogy visszahozza őket a Földre. Ezért elindítja a marsi talajminták Földre juttatásának rendszeresen elhalasztott projektjét , anélkül azonban , hogy ezt a visszatérést megtervezné és finanszírozná. A dokumentum további ajánlásai a következők:
Ez a jelentés azt is javasolja módosító távközlési rendszer által használt Curiosity rover úgy, hogy képes továbbítani az adatokat közvetlenül a Földre az esetben, ha a relé jelenleg rendelkezésre UHF által marsi keringő egységek jelentése nem működőképes a 2020-as évek. A módosítás az úgynevezett DTE ( Direct -földre ) a nagy erősítésű antenna cseréjét egy nagyobb antennával és az áramerősítő helyettesítését egy erősebb haladó hullámcsővel . De ez a lehetőség nem marad meg. A műszerek esetében a jelentés az azonos tömegű hasznos teher két konfigurációját javasolja, amelyek képesek teljesíteni a misszió célkitűzéseit. Az MSL három legösszetettebb műszere - a SAM, a ChemCam és a CheMin - nem tartozik ide. Részben új, hatékonyabb eszközök váltják fel őket (például a SuperCam a ChemCam helyett):
Két hasznos terhelés-konfiguráció, amelyet a 2013. évi jelentés javasoltFunkcionalitás | 1. konfiguráció (kék) | Költség | 2. konfiguráció (narancssárga) | Költség |
---|---|---|---|---|
Környezet (kép) | Mastcam vagy származék | Út | Mastcam vagy származék | Út |
Kontextus (ásványtan) | UCIS vagy származék | Út | miniTES vagy származék | Út |
Az elemek kémiája | APXS vagy származék | Alacsony | μXRF vagy származék | Alacsony |
Kis méretű képalkotás | MAHLI vagy származéka | Út | ||
MMI vagy származék | Út | |||
Kis méretű ásványtan | Zöld Raman vagy származéka | Emelt | ||
Szerves anyagok kimutatása | Mély-UV vagy származék | Emelt | ||
A tudományos tevékenységet támogató berendezések | Ez magában foglalja a mintagyűjtő és tároló rendszert, valamint a kőzetfelület-előkészítő eszközöket (kefe stb.) | |||
Minimális konfigurációs költség | ~ 90 millió dollár | ~ 90 millió dollár | ||
Opcionális eszközök | GPR | Út | GPR | Út |
Hozzájárulás a lakott programhoz | ISRU | ISRU | ||
Technológiai módosítások | TRN és tartományindító | |||
Összköltsége | ~ 105 millió dollár | ~ 105 millió dollár |
A Science Definition Team által készített jelentés öt célt tűz ki a 2020 márciusi misszióra:
A fedélzeti eszközök kiválasztását a NASA határozza meg 2014. július. Az Atlas V 541 hordozórakétát, amely a Mars Science Laboratory űrszondát pályára állította , szintén kiválasztják a 2020 márciusi indításhoz.
Ban ben 2018. májusA NASA illetékesei egy értékelési szakasz után úgy döntenek, hogy a Mars 2020 kísérleti jelleggel elindítja a kis 1,8 kg-os Mars Helicopter Scout (MHS) helikoptert, amely az optikai felderítő repülések használatának teszteléséért felel. Ennek a kísérletnek körülbelül harminc napig kell tartania. A misszió tudományos vezetője sikertelenül ellenzi ezt a döntést, mert úgy véli, hogy ezek a tesztek megzavarják a szárazföldi műveletek nagyon feszült menetét. Ennek a kísérletnek az 55 millió dollárra becsült költségét nem fedezi a 2020 márciusi projekt.
Az űrszonda általános kialakítását rögzíti és érvényesíti 2016. július(B fázis). Megkezdődhetnek a részletes előírások és a kivitelezés 2020 márciusától (C szakasz). Az ejtőernyőt, amelynek le kell lassítania az űrszondát a Mars földje felé történő ereszkedése során, egy Black Brant hangjelző rakéta 2017 októberében végrehajtott lövésével tesztelik. A süllyedési szakasz szerelése 2018 márciusában kezdődik a a sugárhajtómű laboratórium Pasadenában (Kalifornia). A tesztmodell hővédő szerkezetének 2017. első negyedévében végzett tesztjei során törést észleltek. Ez az eset azonban nem kérdőjelezi meg a pajzs kialakítását (változatlan a Mars Tudományos Laboratóriumtól), és nem változtatja meg az indítás dátumát. A 2018 októberében , a Black Brant hangjelző rakétával végrehajtott harmadik teszt a Mars Science Laboratory ejtőernyőjének megerősített változatát érvényesíti, amelyet 2020 márciusában használnak. Az ejtőernyő 37 tonnás (85% -kal több, mint a vártnál) erősebb volt. szuperszonikus sebességgel.
Az űrszonda különböző elemeinek első elektromos és számítógépes tesztjei 2019 márciusában kezdődnek a JPL központ 1. számú tiszta helyiségében. Az NHS helikopterének tesztjei egy 7,62 méter átmérőjű vákuumkamrában reprezentálják a Mars környezetét - az atmoszféra összetételét és nyomását, valamint a hőmérsékletet -90 ° C-ra csökkenve - ugyanakkor sikeresen befejezték. A helikopter Mars földi telepítési rendszerét a Lockheed Martinnál tesztelik. Az űrszonda összes elemének első összeszerelését áprilisban hajtják végre a lehetséges méretezési hibák azonosítása érdekében. A szerelvényt ezután májusban használják vákuumkamrában, és az indítási fázist szimuláló akusztikai tesztek elvégzésére. Júniusban az árbocot, amelyre a Mastcam-Z kamerát, valamint a SuperCam és az időjárás állomás érzékelőit rögzítik , összeállítják a roverrel, majd a kerekeken és a karon a sor. A SuperCam műszer belső részét július elején telepítik a rover testébe. A kar működését ugyanabban a hónapban tesztelik. Augusztusban a rover utolsó fő eleme, a fúrókat ellátó körhinta rendszer kerül bevezetésre.
A rovert egy forgótányérra helyezik annak súlypontjának meghatározása érdekében. E mérések végén kilenc 20 kg össztömegű tömeget rögzítenek a rover különböző pontjain, hogy tökéletesen kiegyensúlyozzák. A leszálló szakasz és a rover elválasztási eljárását októberben tesztelték. Ennek lényege annak biztosítása, hogy a pirotechnikai eszközök károsodás nélkül működjenek. Októberben a rovert az összeszerelő helyiségből áthelyezik a működésének tesztelésére szolgáló helyiségbe. A szokásos eljárásnak megfelelően nyilvánosságra kerül egy tanulmány a fedélzeti plutónium jelenlétével kapcsolatos kockázatokról. Eszerint a legpesszimistább forgatókönyv szerint (a plutónium diszperziója az árnyékoláson kívül az indítószerkezet megsemmisülését követően azonnal az indítása után, amelynek valószínűségét 960-ban 1-nél értékelik), a radioaktivitás maximális dózisa, amelyet a a lőpont gyengének tekinthető és egyenértékű 8 hónap természetes radioaktivitással.
2019 decemberében a rover megtette az első kerékfordulatokat. A Lockheed Martin által kifejlesztett visszatérő járművet ugyanabban a hónapban áthelyezték a floridai Cape Canaveral indítóbázisra . 2020 február közepén a rovert a kaliforniai Jet Propulsion Laboratory telephelyéről , ahol összeállították, a Canaveral-fokra szállítják, hogy teszteljék, összeállítsák a körutazással és a visszatérő járművel, és az indítás előtt előkészítsék. .
A 2020 márciusi misszió költségeit eredetileg 2012-ben 1,3-1,7 milliárd dollár között becsülik. A tervezési szakasz befejezése után 2,44 milliárd dollárra fagyasztják, és a 2014–2016 közötti időszakban stabil marad. Ez a költség magában foglalja az indítási műveletek 576 millió dollárját és az Atlas V hordozórakéta beszerzését , valamint 456 millió dollárt a műveletek lebonyolításához a kétéves elsődleges küldetés során. Ez az utolsó ábra tartalékokat tartalmaz a fejlesztési szakasz túllépéseinek kezelésére. A fejlesztési szakaszban felmerült számos nehézség, különösen a PIXL, SHERLOC eszközök és a minta irányítási rendszer fejlesztése során, a küldetés költségeinek 359,3 milliós növekedését eredményezte. Ezt a növekedést részben ellensúlyozza az üzemeltetési szakaszban az irányítási költségek 84 millió dollárra becsült csökkenése. A projekt teljes költségét 2020 áprilisában 2725,8 millióra becsülik. A kis helikopter Mars Helicopter Scout (MHS - találékonyság) fejlesztése a maga részéről 80 millió dollárba került, ehhez hozzá kell adni 5 millió kiadást a Marson történő megvalósításához.
A Mars 2020 leszállóhelyet, csakúgy, mint a Curiosity esetében , a Mars szakembereinek nemzetközi közösségével folytatott konzultáció útján választják ki. A kiválasztott helyszínnek vízforgalmat kell látnia a múltban, és meg kell felelnie a következő kritériumoknak:
Kezdetben a Marson 28 leszállási helyet javasolnak és osztályozzák 2014. május. Tíz helyszínt választanak ki egy második munkamenet során, amelyre 2009 - ben kerül sor2015. augusztus. A rangsor szerinti sorrendben (a legmagasabb minősítéssel kezdődően) a következők: Jezero-kráter (18,50 É, 77,40 K ), a Columbia Hills ( Goussev-kráter , 14,40 S, 175,60 K), Syrtis Major Planum (17,80 É, 77,10 E) ), Eberswalde-kráter (23.00 É, 327.00 K), Melas-medence (12.20 É, 290.00 K), Nili Fossae (21, 00 N, 74,50 K ), Nili Fossae karbonát (21,90 N, 74,50 K), Mawrth Vallis (24,00 É) , 341,10 E), Holden-kráter (26,40 S, 325,10 E) és McLaughlin-kráter (21,90 N, 337,80 E).
Ban ben 2017. februáregy második munkamenet háromra csökkentette a helyek számát: Jezero kráter , Syrtis Major Planum és Columbia Hills . Az első kettő jóval a harmadik fölött van. A Jezero-kráter végül kiválasztásra kerül2018. november.
← Beagle 2 (2003) ← Rosalind Franklin (2023?) Kíváncsiság (2012) → ← Kitartás (2021) Deep Space 2 (1999) → InSight (2018) → ↓ Tianwen-1 rover (2021) Március 2. (1971) → ← március 3 (1971) Március 6. (1973) → Polar Lander (1999) ↓ Port Lehetőség (2004) ← Főnix (2008) Schiaparelli EDM (2016) → ← Sojourner (1997) Spirit (2004) ↑ Viking 1 (1976) → Viking 2 (1976) →2020 márciusában a Jezero-krátert kell felfedezni , amely egykor állandó tó volt, és amely több folyó deltájának nyomait megőrzi. A helyszínt a tudományos közösség hatvan jelentkező közül választja ki. A kráter ( É 18,4 °, K 77,7 ° ) Nili Fossae régióban található . Úgy ül, mint a Curiosity rover által feltárt Gale-kráter , a bolygó északi féltekét borító síkság és a déli féltekét lefedő magas és gyakran masszív fennsíkok között. A Jezero-kráter az Isidis Planitia-medence északnyugati szélén található , ez a Marson a nagy bombázás utolsó epizódja, amely több mint 3,9 milliárd évre nyúlik vissza. A becsapódás sokkja a Nili Fossae- hibák hálózatának eredete a Jezero-krátertől nyugatra található. Ez utóbbit hátsó ütközés alkotja. Ezt követően a havas csapadék által táplált folyók két hálózata a Jezero-kráterbe engedi a régiót. Ezután a kráterben egy legalább 250 méter mélységű tó képződik. A kráter északkeleti peremének megszakadása lehetővé tette a víz kifolyását. A hordalékrajongó a Google térképen látható .
A keringő Mars Reconnaissance Orbiter műszereinek megfigyelései szerint az ebben a 45 kilométer átmérőjű kráterben található talaj öt különböző típusú sziklát tartalmaz, beleértve agyagokat és karbonátokat . A földtani sokféleség miatt nagyon ígéretes hely nehéz leszállóhelyet jelent, mivel keleten számos szikla, nyugaton sziklák és homokdűnékkel teli mélyedések vannak különböző helyeken. A NASA által a rover földre ereszkedése során a vezetési technikákban elért javulások azonban a leszálló ellipszis méretének 50% -os csökkenését eredményezték a 2012-es Curiosity misszióhoz képest, és most lehetővé teszik az ilyen típusú helyek elérését.
A Mars 2020 űrszonda a Mars Science Laboratory küldetéséből származó űrszonda felépítését használja . Mint ez, és az őt megelőző űrszondák, amelyek a Marsra szálltak, négy fő elemből áll (lásd az 1. ábrát ):
Fő alkotóelem | Ábra hivatkozás |
Alkomponens | Tömeg (kg) | Megjegyzés |
---|---|---|---|---|
Tengerjáró padló | 1 | - | 539 kg | beleértve 70 kg üzemanyagot |
Visszatérő jármű és ereszkedési szakasz |
5. | Első hővédő pajzs | 440 kg | - |
2 | Hátsó pajzs | 575 kg | - | |
3 | Leszálló szakasz | 1 070 kg | beleértve 400 kg üzemanyagot | |
- | Teljes | 2400 kg | ||
Asztromobil | 4 | - | 1,025 kg | - |
Űrszonda Mars 2020 | - | Teljes tömeg | ~ 3650 kg | - |
A Mars 2020 jellemzői, a tudományos eszközökön és a marsi talajmintagyűjtő és -tároló rendszeren kívül, alig különböznek a Mars Tudományos Laboratórium jellemzőitől . Főként a leszállás pontosságának javítására és az e fázishoz kapcsolódó kockázatok csökkentésére szolgálnak:
Használata napelemek helyett multi-misszió radioizotópos termoelektromos generátor (MMRTG) által használt MSL figyelembe vették, de kizárni.
A körutazás szakasza hasonló az MSL-hez. Ez egy hengeres, 4 méter átmérőjű és alacsony magasságú, 539 kg tömegű alumíniumszerkezet, amely eltakarja a szonda többi részét, és az ellenkező részén támasztja alá az adaptert, amely lehetővé teszi az MSL és az indítószerkezet csatlakozását. Feladata, hogy támogassa az űrszonda tranzitját a Föld pályája és a Mars külvárosa között. A Mars közeledtével a hajózási szakasz, amely teljesíti küldetését, és most büntető masszát képez, felszabadul, mielőtt a visszatérő jármű megkezdi a légköri visszatérést . A körutazási szakasz a meghajtórendszerével elvégzi az 5-6 menetirányú korrekciókat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a szonda közel legyen a Mars bolygóhoz olyan sebességgel és pozícióval, amely lehetővé teszi a precíziós leszállást. a Föld és a Mars közötti 8-9 hónapos tranzit során biztosítja a teljes szonda felszerelésének ellenőrzését és karbantartását.
A Mars légkörének kezdeti sebességgel, legfeljebb 6 km / s sebességgel történő átkelése a szonda külső részeinek felmelegedését eredményezi, amely eléri a 2100 ° C hőmérsékletet . 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 olyan rakétamotorokkal újít, amelyek lehetővé teszik az aktív ejtőernyő irányítását az ejtőernyő kioldásáig, és nem engedik passzívan a visszatérő jármű helyzetét, hogy kijavítsák a névleges pályától való eltéréseket és lehetővé tegyék a precíziós leszállás. A pajzs magában foglalja az ereszkedési szakaszt és a rovert, és szerves része a tengerjáró szakasznak a Föld-Mars tranzit alatt.
Az ereszkedési szakasz (a skycrane ) felelős az ereszkedés utolsó szakaszáért, és finoman rakja le a rovert a marsi talajra. Miután ez a küldetés befejeződött, visszanyeri a magasságát, és néhány száz méterre lezuhan a rovertől. Küldetésének elérése érdekében az ereszkedési szakasz a következőket tartalmazza:
A Mars 2020 hajózási szakasza hasonló a Mars Science Laboratory-hoz (itt a képen).
Az ereszkedési szakasz alulnézete az első hővédő pajzs nélkül.
2020 márciusa teljesen összeállítva felkészült az akusztikai tesztekre.
A Perseverance rover a kíváncsiságon alapul, de számos különbség van a fedélzeti műszerekkel, a karral (masszívabb), a marsi minták tárolójának meglétével és a kerekekkel, amelyek a Curiosity által tapasztalt problémák figyelembevétele érdekében módosultak. . Ezek a módosítások lényegesen nagyobb tömeget eredményeznek (1025 kilogramm 899 kg-mal szemben ) és egy 3 centiméterrel meghosszabbított futóművet. A rover 3 méter hosszú (a kar nélkül), 2,7 méter széles és 2,2 méter magas.
Felfüggesztés és kerekekA rovernek sziklákkal, néha meredek lejtőkkel és talajjal borított, masszív terepen kell haladnia, amelynek konzisztenciája, néha homokos, a jármű beragadásához és veszteségéhez vezethet, mint a Spirit esetében . A Mars 2020 rover az elődjéhez, a Curiosity-hez hasonlóan, 45 ° -os lejtőkön merészkedhet felfordulás nélkül (de a tervek szerint elkerülik a 30 ° -nál nagyobb lejtőket). Sziklákra képes felmászni vagy lyukakat keresztezni, mint a kerekek átmérője (52,5 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. Ezek a szuszpenziók titáncsövekből állnak. A 6, 52,5 cm átmérőjű kerék mindegyike egy üreges alumínium hengerből áll, amelynek külső felületén 48 gyakorlatilag egyenes barázda van (a Curiosity esetében 24-hez képest), hogy jobban tapadjon puha talajon vagy meredek sziklákon. A Curiosity rover (kerekek perforációja) problémáinak elkerülése érdekében a futófelület kétszer olyan vastag. A kerekek mindegyike külön motorral van felszerelve. A 4 végkerék mindegyikének van egy kormányra ható motorja, amely lehetővé teszi a rover megfordulását a helyén. A kerék egyik fordulata 1,65 méterrel előre mozdítja a rovert. A maximális sebesség sík talajon 4,2 centiméter / másodperc vagy 152 méter / óra. Ennél a sebességnél a meghajtást biztosító motorok 200 wattot fogyasztanak.
EnergiatermelésA rovernek energiára van szüksége felszerelésének és műszereinek működtetéséhez, a Földdel való kommunikációhoz és érzékeny szerveinek elfogadható hőmérsékleti tartományban tartásához. Ezt az energiát egy radioizotóp termoelektromos generátor (vagy GTR) szolgáltatja, a DoE által kifejlesztett MMRTG , amelyet a Boeing állít elő . Ez a felhasználási 4,8 kg a plutónium-dioxid PUO 2238-as plutóniummal dúsítva kb. 2000 W termikus kezdeti teljesítményt termel, amelyet termoelektromos anyagok , nevezetesen a PbTe / TAGS alapú hőelemek névlegesen 120 W-os elektromos energiává alakítanak át . A rover 2,7 kWh / d . Ez az erő független a Naptól kapott sugárzás intenzitásától, ezért nem szükséges a misszió leállítása a marsi télen. A Mars 2020 névleges autonómiája egy marsi év, vagy csaknem két földi év, de energiaforrásának 100 W villamos energiát kell biztosítania 14 földi üzemidő után. Az áramot két újratölthető lítium-ion akkumulátor tárolja, amelyek mindegyike 42 Ah kapacitású . A közel ötven méteres csöveket tartalmazó radiátoros rendszer, amelyben hőátadó folyadék kering, lehetővé teszi a felesleges hő elutasítását. Az MMRTG a rover hátsó végére van felszerelve, ahonnan kiderül, hogy a hűtőrendszer kapcsolatba kerülhessen a marsi légkörrel. Átmérője 64 centiméter, hossza 66 centiméter, tömege 45 kilogramm.
Az a radiátor, amelyre az MMRTG-t fel kell erősíteni, látható ezen az alapozón a rover hátuljától.
A 2020 márciusi rover MMRTG-je.
Az összegyűjtött tudományos adatok, navigációs adatok és telemetriai adatok továbbításához, valamint a csapat által a Földön kidolgozott utasítások fogadásához a rover három antennával rendelkezik , amelyek nagy működési rugalmasságot biztosítanak, miközben lehetővé teszik az egyik rendszer hibájának kezelését. . Ezek az antennák, amelyek a rover felső fedélzetének hátuljára vannak rögzítve, a következők:
A rovernek két azonos és redundáns számítógépe van, az úgynevezett RCE ( Rover Compute Element ), amelyek vezérlik a működését. A két számítógép közül csak az egyik aktív bármikor. A másik számítógép akkor aktiválódik, ha probléma van az aktív számítógéppel. Minden számítógép egy olyan hálózaton keresztül csatlakozik a különféle berendezésekhez, amely megfelel az űripar normáinak, azaz kielégíti a repülőgépek és az űrhajók megbízhatósági igényeit. Mindkét számítógép "rádióval edzett", hogy ellenálljon a kozmikus sugaraknak . Mindkettő RAD750 mikroprocesszort használ 200 MHz-en . Minden egyes számítógép 256 kilobájt az EEPROM , 256 megabájt a DRAM memóriát, és 2 gigabájt a flash memória . A számítógép számos funkciót lát el a különböző érzékelőknek köszönhetően:
A Mars 2020 rover karja ( Robot Arm RA) van rögzítve az alváz elejéhez, és a végén egy sor eszközt tartalmaz, amely a talaj és a kőzetminták helyszíni elemzésére szolgál : a SHERLOC egy kamerát (WATSON), egy lézert és egy ultraibolya spektrométer az ásványi és szerves komponensek meghatározásához, míg a kamerát és egy röntgen fluoreszcencia spektrométert egyesítő PIXL meghatározza a jelenlévő kémiai elemeket. A kar egy sor szerszámot is tartalmaz a magok talajból történő összegyűjtésére : GDRT (Gaseous Dust Removal Tool ) a felület tisztításához, egy érintésérzékelőt és egy fúrót. A kar a rover elejéhez van rögzítve, és 2,1 méter hosszú. A kar végén elhelyezett szerszámok az elemezhető terület felé nézve helyezhetők el, anélkül, hogy a rover elmozdulna, köszönhetően az 5 fokos szabadságot biztosító motoros csatlakozásoknak .
Mint a kíváncsiság kar, a Kitartás kar úgy tervezték, hogy annak ellenére, hogy egy termikus amplitúdó, amely eléri a 100 ° C-on, és amely befolyásolja különösen a geometria a kar és a mérések a erő érzékelők . A talajmagfúró és -visszanyerő rendszer sokkal kifinomultabb, mint a Curiosity fúrógép, és a karnak 50% -kal (40 kilogramm) megnövelt berendezés- és műszertömeget kell támogatnia, anélkül, hogy saját súlyát növelné. Míg a kíváncsiság az erő érzékelők csak használni, hogy elkerüljék meghaladó ellenállást a berendezések, azok kitartás lehetővé teszik, hogy modulálja a nyomást gyakorolt a vetőgép és az is végrehajtásához használt fúró változásokat .
A marslakó mintagyűjtő és -tároló rendszer a rover hasznos terhelésének több mint a felét képviseli . Ez egy rendkívül összetett mechanikus szerelvény, amely három robotból áll. Tervezése hosszú fejlesztést igényelt a megbízhatóság garantálása és a vett minták szennyezettségének korlátozása érdekében. Szerepe akár 43 mag fúrása is a talajtól (kőzet vagy regolit ), ceruza átmérője (13 milliméter) és fele (60 milliméter). Ezeket olyan csövekben tárolják, amelyeket feltöltés után lezárnak, és a rover elülső része alatt tárolják. A csöveket ezután egy pontosan meghatározott helyre rakják le, hogy összegyűjthessék őket a marsi minták visszaküldési küldetésével, amelyet még finanszírozni kell (2020 eleje). A minták összegyűjtése érdekében a talajt először SHERLOC (spektrométer és kamera), WATSON (nagy nagyítású kamera) és PIXL (röntgenspektrométer, a csuklós kar végéhez rögzítve) készülékekkel elemzik. Egy kis nitrogéntartály lehetővé teszi gázsugár előállítása a por és a részecskék eldobása érdekében, mielőtt elemzést végeznének a SHERLOC és a PIXL műszerekkel. A fúró a talaj típusához igazított fúrót keres egy mobil körhintán. Ez a berendezés az elülső részben található és egy összetett szerelvény része, az úgynevezett adaptív gyorsítótár-összeállításnak (ACA). A bit üreges, és egy 0,5 méter hosszú kar (a mintakezelő egység vagy a SHA) 3 fokos szabadsággal egy csövet helyez el, amely a fúráskor a talaj magja tölti be. A fúró kétféle üzemmódban működhet: forgatás vagy forgatás / ütés. A fúrás lehetővé teszi 6 centiméter hosszú és 1,3 centiméter átmérőjű, amelynek tömege körülbelül 10-15 gramm. Ezután a fúrót visszahelyezik a körhinta rendszerre. Ezután az SHA kar beavatkozik a végső tárolási műveletek végrehajtásához. Kivonja a talajmintát tartalmazó csövet az üreges fúrógépből, és a végső műveletekért felelős berendezésbe mozgatja. Ez méri a minta térfogatát, képet készít róla, egy dugót helyez el, amelynek célja a minta mozgásának korlátozása a csőben, majd lezárja a csövet és a végső tároló rendszerben tárolja. A misszió végén ez a kar felel majd a csövek földre helyezéséért, amely képezi azt a lerakódást, amelyet a misszió később visszanyert a Földre. A rendszer hat tanúcsövet is tartalmaz, amelyek sterilizált talajmintákat tartalmaznak, mint az üres csövek, és amelyeket lezárásuk előtt a Mars légkörének tesznek ki.
A marsi mintagyűjtési és tárolási rendszer |
Mint minden olyan gép, amelyet a Mars földjére küldtek, a Mars 2020 űrszondát is elindítják, mielőtt elindítanák azokat a mikroorganizmusokat, amelyek szennyezhetik a bolygót, és így veszélyeztethetik annak tudományos kutatását. Ezt a bolygóvédelmi célkitűzést különböző intézkedésekkel teljesítik: az űrhajó tiszta szobába történő összeszerelése, amely korlátozza a szuszpenzióban lévő részecskék mennyiségét a légkörben, a felületek és a padlók rendszeres tisztítása baktericid termékekkel, bizonyos alkatrészek hősterilizálása 200 ° C hőmérséklet, védőruhák viselése az űrszonda összeállításáért felelős személyek részéről stb. A célkitűzés az, hogy a Mars földjét elérő összes komponens ne tartalmazzon 300 000-nél több bakteriális spórát, és hogy maga a rover 41 000-nél több spórát ne tartalmazzon. Másrészt az űrszonda kezdeti pályája nem célozza meg a Marsot, hogy az indító párhuzamos pályát követő második szakasza ne csapódjon be a marsi talajba. Ezenkívül a kiválasztott leszállóhely nem tartalmazhat 5 méternél kisebb mélységű vizes jégtartályokat a szállított baktériumok szaporodásának elkerülése érdekében.
További korlátozás adódik abból a tényből, hogy a marsi talaj mintáit vissza kell hozni a Földre mélyreható tudományos elemzés és a múltbeli élet nyomainak felkutatása céljából. A mintagyűjtésben és tárolásban részt vevő komponenseket további sterilizálásnak vetik alá. A tárolásban közvetlenül részt vevő mechanizmusokat kívülről egy burkolat izolálja, amely csak akkor jön le, amikor a rover megérkezett a Marsra. Vezérlőcsövekkel mérik a berendezés környezetét, beleértve az indítás előtti szennyeződés nyomait is. A különféle érintett komponensek sterilizálási állapotát részletesen dokumentálják.
A tudományos műszerek részben eltérnek a Mars Tudományos Laboratóriumétól . A fedélzeti műszereknek lehetővé kell tenniük a pontosabb méréseket több területen:
A tudományos közösség és a NASA arra tippelt, hogy a marsi minták visszaszállításának küldetését végül beprogramozzák és költségvetésbe hozzák: nem a legmélyebb elemzések elvégzésére alkalmas eszközöket, hanem azokat, amelyek a leghatékonyabb módon képesek azonosítani a legérdekesebb talajrészek további elemzésre a Földön. Míg a Curiosity két laboratóriumot (SAM és CheMin) vezetett, amelyek lehetővé tették a helyszíni elemzést, a 2020 márciusi rover nem rendelkezik: a CODEX minilaboratóriumot, bár nagyon ígéretes, nem választották ki. A hasznos teher felét a mintagyűjtő és -tároló rendszer számára tartják fenn. A hasznos teher többi része hat tudományos eszközt és két technológiai kísérletet tartalmaz. Néhány eszközt úgy választottak ki, hogy lehetővé tegye a talaj összetételének gyors azonosítását (olyan információk, amelyek a kíváncsisághoz több mint egy hónapot igényelhetnek). Ezt viszonylag rövid idő alatt el kell érni (az időbeli korlátok a rover élettartama, az egyik területről a másikra való utazáshoz szükséges idő és a megterhelt küldetés megérkezése a minták visszaszállításához a Földre) 43 jól megválasztott talajmagok:
Hangszer | Hangszer típusa | Célok | Fő jellemzők | Menedzser / Laboratórium / Ország | Tömeg | fogyasztási teljesítmény |
kötetek kiadási |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Mastcam-Z | Színes kamera (fotók és videók) nagyítással | Háromdimenziós képek és videók készítése a földről és az égről | 1600 × 1200 képpont Térbeli felbontás: 150 mikron 7,4 mm-nél, a távolságtól függően |
Jim bell | 4 kg | 17,4 watt | 148 megabit / nap |
MEDA | Meteorológiai állomás | Hőmérséklet, légköri nyomás, páratartalom, sugárzás, por, szél, infravörös infravörös sugárzás mérése | Jose A. Rodriguez Manfredi | 5,5 kg | 17 watt | 11 megabájt / nap | |
PIXL | Röntgenspektrométer | Nagy felbontású kőzetek kémiai összetétele | 1600 × 1200 képpont Térbeli felbontás: 150 mikron 7,4 mm-nél, a távolságtól függően |
Jose A. Rodriguez Manfredi | 6,5 kg | 25 watt | 16 megabit / nap |
RIMFAX | Radar | Az altalaj geológiai felépítése | Legfeljebb 10 méter mély. Függőleges felbontás: 15–30 centiméter |
Svein-Erik Hamran | 3 kg | 5-10 watt | 5-10 kilobájt / vizsgált terület |
SHERLOC | Spektrométer, lézer és kamera (háttér) | Ásványok, szerves molekulák és mikroorganizmusok nagy felbontású detektálása | Felbontás: 50 mikronos lézer, 30 mikronos kamera Látómező: 2,3 × 1,5 cm-es kamera 7 × 7 mm-es spektrométer |
Luther bogár | 4,7 kg | 49 watt | 80 megabit (bruttó) / nap |
SuperCam | Spektrométer, lézer és kamera (háttér) | A kőzetek és talajok kémiai összetétele (atomi és molekuláris) | LIBS spektroszkópia (7 méteres tartomány) Raman és lumineszcencia spektroszkópia Infravörös spektrométer |
Roger wiens | 10,6 kg | 17,9 watt | 15,2 megabit / nap |
MOXIE | ISRU berendezések | Oxigéntermelés a marsi légkörből (prototípus) | 10 gramm / óra termelés | Michael hecht | 17,1 kg | 300 watt |
Az űrszonda 23 kamerát tartalmaz, amelyeket navigációra, tudományos munkára és karbantartásra használnak. A rover 19 kamerát hordoz magában: kilenc színes a mérnöki munkához, három, ebből kettő színes, hogy lefilmezze a légkörbe és a leszállási szakaszba történő süllyedést, és precíziós leszállást érjen el, a két színes kamera a Mastcam eszköz -Z zoomjával, az RMI színes kamera a SuperCam készülék , a SHERLOC készülék két színes kamerája, a PIXL készülék fehér és fekete kamerája és a MEDA készülék fekete-fehér kamerája). A hátsó pajzs három színes kamerát tartalmaz az ejtőernyő bevetésének filmezésére. Az ereszkedő színpadon a föld felé fordított színes kamera van, amely a rovert felülről filmezi. Az Ingenuity helikopter színes fényképezőgépet tartalmaz, amely képeket ad a felszínről, valamint fekete-fehér kamerát a navigációhoz.
Használat | Név | Kamerák száma | Színes / fekete-fehér | Képpontok | Egy másik jellemző | Elhelyezkedés |
---|---|---|---|---|---|---|
Mérnöki kamerák (9 telepítve a roverre) | ||||||
A navigációhoz használt kamera | Navcam | 2 | Szín | 20 megapixel | Az árboc tetején. | |
Akadály-érzékelő kamera | Hazcam | 6. | Szín | 20 megapixel | Halszem lencse | 4 elöl 2 hátul. |
Minta tároló rendszer kamerája | CacgeCam | 1 | Szín | 20 megapixel | A mintatároló rendszerben | |
A leszállási szakaszban használt kamerák (7) | ||||||
Ejtőernyős térfigyelő kamerák | PUC | 3 | Szín | 1,3 megapixel | Hátsó hővédő pajzs. | |
Leereszkedő nyomkövető kamera a földre mutatott | DDC | 1 | Szín | 3,1 megapixel | Leszálló szakasz | |
Az asztromobil kamera a zenitre mutatott | RUC | 1 | Szín | 1,3 megapixel | A rover felső fedélzetén | |
Az asztromobil kamerája a földre mutatott | KDK | 1 | Szín | 1,3 megapixel | A bal első sarokban lévő rover alatt | |
Precíziós leszálló rendszer kamera (LVS) | LCAM | 1 | Fekete és fehér | 1,3 megapixel | A jobb első sarokban lévő rover alatt | |
Tudományos kamerák (7 telepítve a roverre) | ||||||
Mastcam-Z kamerák | ZCAM | 2 | Szín | 2 megapixel | Nagyítás, sztereó | Az árboc tetejétől balra és jobbra. |
Supercam kamera | RMI | 1 | Szín | 4 megapixel | Árboccsúcs. | |
SHERLOC kamerák | WATSON és ACI | 2 | Színes és fekete-fehér | 2 megapixel | A kar végén. | |
PIXL kamera | Ügyfélközpont | 1 | Fekete-fehér és színes (részleges) | 43 megapixel | A kar végén. | |
MEDA kamera | SkyCam | 1 | B&W | ~ 1 megapixel | Halszem lencse | A rover fedélzetén. |
A fő kamera a Mastcam-Z . Ez egy továbbfejlesztett változata a kamera felszerelésére Curiosity mert tartalmaz egy zoom lehetővé teszi a nagyítást x 3, elhagyott fejlesztése során elődje. A kamera panorámás , háromdimenziós színes képeket készít , és a zoomnak köszönhetően részletes fényképeket készíthet. Két különálló, egymástól 24,2 centiméteres lencsét tartalmaz , amelyek sztereó fényképeket tesznek lehetővé, és a két méter magas árboc tetejéhez vannak rögzítve. A CCD-érzékelő , amely megegyezik a Curiosityéval, 2 megapixeles (1600 x 1200). A készlet tömege 4 kilogramm, fogyasztása 17,4 watt. A hangszer tudományos vezetője Jim Bell, az Arizonai Egyetem munkatársa . Az eszközt a Malin Space Science Systems fejlesztette ki .
A zoomobjektív 28-100 mm (széles látószögtől a közepes teleobjektívig), a nyílás f / 8 és f / 10 között van (teleobjektív). A látómező 23 ° x 18 ° (széles látószög) és 6 ° x 5 ° (telefotó). A kamera felbontóképessége körülbelül 1 milliméter a rover távirányító karja által elérhető területen és néhány centiméter 100 méter távolságban. 11 keskeny szűrővel van felszerelve a spektrumsávban 400 és 1000 nanométer között, amelyek lehetővé teszik annak megállapítását, hogy a fényképezett anyagok megváltoztak-e vagy erodálódtak-e, és amelyek fontos információkat szolgáltatnak a kőzetek összetételéről . Egy pár szűrő lehetővé teszi a Nap képeinek elkészítését.
A kamera 4 kép / másodperc sebességgel képes filmeket készíteni. Ez a gyakoriság növelhető a definíció csökkentésével. Ez a funkció lehetővé teszi olyan jelenségek megfigyelését, mint a por örvények , a felhők mozgása, csillagászati jelenségek, de a rover által végrehajtott műveletek, például mozgások, mintagyűjtés vagy tárolás is.
Mascam-z fényképezőgép vázlata
A Mastcam-z kamera kalibrálásához használt célok
A SuperCam a francia-amerikai ChemCam eszköz jelentősen továbbfejlesztett változata a Curiosity rover fedélzetén. Ez használ egy lézer és három spektrométer távolról elemzik az elemi és ásványi anyag készítmény a megcélzott sziklák. Az impulzusos lézer kilövi az elemzendő kőzetet, felszíni rétegének elpárologását okozza, és plazmát generál . A 110 mm-es optika, amellyel a célt lézerrel célozták meg, egy Schmidt-Cassegrain típusú teleszkóp, lehetővé teszi a plazmaszikra visszaküldött képének összegyűjtését és optikai szálon történő továbbítását a spektrométerekhez. A hangszert az amerikai LANL és a francia CNES közösen tervezte és gyártotta . A műszer négyféle mérésre képes:
Két másik eszköz szolgáltat adatokat, amelyek kiegészítik az összegyűjtött adatokat:
A SuperCam össztömege 10,6 kg, elosztva az oszlopban elhelyezett optikai modul (5,6 kg ), a rover testében elhelyezett spektrométerek (4,8 kg ) és a műszer kalibrálásához használt célpontok (0,2 kg ) között. A működő készülék 17,9 wattot fogyaszt. Átlagosan napi 4,2 megabites adatmennyiséget generál. A műszer által kidolgozott National Laboratory, Los Alamos , amely ellátja a spektrométer és a kutatóintézet asztrofizikai és planetológiában (IRAP) az Egyetem Paul Sabatier a Toulouse Franciaországban, amely biztosítja az optikai része, valamint a lézer (melyet Thales ) a francia űrügynökség ( CNES ) felügyelete alatt . A tudományos menedzser Roger Wiens (Los Alamos) és helyettese, Sylvestre Maurice az IRAP-tól.
A RIMFAX ( Radar Imager for Mars Suburface Exploration ) radar , amelyet egy norvég kutatóintézet fejlesztett ki. Lehetővé teszi a SuperCam által elvégzett elemzések befejezését, amelyek csak a kőzetek felületét képesek tanulmányozni. A RIMFAX az eltemetett geológiai rétegeket 500 méter mélységig képes elemezni 15 és 30 centiméter közötti függőleges felbontással. Olyan radarból áll, amely módosítható frekvenciákon (150 és 1200 megahertz között) sugároz a terep jellegének figyelembevétele érdekében. A műszer a felület felszíni rétegeiből visszaverődő (legfeljebb 10 méter mély) hullámokat elemzi, amelyek jég, kőzet, homok és folyékony víz jelenlétét képesek kimutatni. Ezeket a hangokat akkor hajtják végre, amikor a rover 10 centiméterenként halad előre. A műszer lehetővé teszi a regolit vastagságának meghatározását , a felszín alatt elhelyezkedő és a belőle kialakuló szerkezetekhez társuló talaj különböző felszíni rétegeinek kimutatását, egy rétegtani metszet társítását a vett mintákkal.
Minden közvélemény-kutatás 5-10 kilobájt adatot eredményez. A hangszer egy antennából áll, amelyet az RTG alá rögzítettek, és egy elektronikus dobozból, amelyet a hátsó rover testébe helyeztek. Tömege 3 kilogramm, működés közben 5–10 wattot fogyaszt. A RIMFAX tudományos menedzsere a norvég kutató, Svein-Erik Hamran, aki egyben a WISDOM radar két tudományos menedzsere egyike az Európai Űrügynökség ExoMars roverjének fedélzetén, amelynek a Marsra kell esnie a Mars 2020 körüli időben. .
A PIXL ( Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry ) egy röntgen fluoreszcencia spektrométer, amely meghatározza a kőzetmintában jelen lévő kémiai elemeket egy sószem méretben (0,1 milliméter vagy 100 mikron), és egy fényképezőgépnek köszönhetően ezt társítja kompozíció a szikla finom textúrájával. A műszer a rover karjának végére van felszerelve. A működési elv az X-sugárzás kibocsátásán alapul, amelyet optikai szálak millióiból álló optika fókuszál, hogy az elemezendő mintát 100 mikronra (0,1 milliméterre) csökkentett sugárban érje. A spektrum a X fotonok által visszaadott a cél ( fluoreszcencia ), amelyet egy, szilícium-sodródás detektort (SDD). Ahhoz, hogy az elvégzett spektrális elemzést össze lehessen kapcsolni a kőzet adott és lokalizált textúrájával, egy összehangolt kamera egy 50 mikronos térbeli felbontású képet készít a célpontról (26 × 36 milliméter) . Egy kis LED-es kivetítő látható rácsot vetít a felvett képekre, hogy referenciakeretet biztosítson. Egy szikla elemzésének elvégzéséhez a műszer fejét a rover karja helyezi el 2 cm-re a célpontjától. Az érzékelő a célpontja felett helyezkedik el, köszönhetően a 6 kisméretű aljzatnak, amelyek lehetővé teszik lassú, nagy pontossággal történő mozgatását. 5-10 másodperc alatt kapunk egy spektrumot. 10-20 perc alatt a készülék több száz szemcsét elemez, mint egy homokszem. A PIXL képes mérni azt a 16 kémiai elemet, amelyet általában az ilyen típusú műszerek detektálnak, de V , Co , Cu , Ga , As , Rb , Sr , Y , Zr és Ce is . Akár 10 ppm részecskét képes felismerni.
A PIXL hozzávetőlegesen 16 megabit adatot küld minden beolvasáshoz. A műszer össztömege körülbelül 7 kilogramm, amelyből 4,3 kg a kar végén elhelyezett érzékelőre, 2,6 kg a rover testébe szerelt elektronikára és 0,15 kg a PIXL kalibrálásához használt célokra. A készülék 25 wattot fogyaszt üzem közben. A műszer tudományos menedzsere Abigail Allwood, a Sugárhajtási Laboratórium munkatársa . Az eszköz fejlesztését szintén a NASA létesítményének felügyelete alatt végzik.
A SHERLOC ( Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals ) spektrométer egy olyan eszköz, amely a rover karjának végén helyezkedik el, amely kis léptékű képeket szolgáltat, és ultraibolya lézerrel határozza meg a marsi talaj ásványtani és szerves összetételét annak megállapításához, hogy ezeket egy vizes környezet megváltoztatta, és ha bizonyítják a mikrobiális életet. Ez az első Raman spektrométer, amely a Mars felszínén működik. A műszer kétféle effektust valósít meg. Egyrészt a fluoreszcencia, amely lehetővé teszi a szén és az aromás vegyületek kondenzált formáinak azonosítását egymillió rész szinten, 100 mikronos térbeli felbontással. Másrészt a Raman-szórás lehetővé teszi az aromás és alifás vegyületek azonosítását és osztályozását , amelyek koncentrációja 1% és 1 rész / 10 000 között van, 100 mikronos térbeli felbontással. A Raman-szórás lehetővé teszi a vizes kémiai eredetű ásványi anyagok azonosítását és osztályozását olyan szemcsékben, amelyek mérete 20 mikronig terjedhet. A műszer egy lézert sugároz 50 mikron széles sugarat az ultraibolya fényben (248,6 nanométer), és egy 30 mikronos térbeli felbontású kamerát használ. Az autofókuszos rendszer lehetővé teszi a műszer fejének megfelelő távolságot a vizsgálandó mintától a kar mozgatása nélkül. A kamerával a fúrás falainak tanulmányozása is használható. Az elfordítható tükör elmozdítja a lézer ütközési pontját, és így szisztematikusan elemzi a 0,7 × 0,7 centiméteres tartományt. A kamera a kontextust 2,3 × 1,5 centiméteres látómezővel látja el.
A SHERLOC készülék magában foglalja a WATSON kamerát is, amely a végtelenségig képes közeli képeket készíteni, amelyet mind technikai ellenőrzések, mind tudományos célokra használnak. A WATSON a MAHLI kamerából származik, amelyet a Curiosity rover karjára telepítettek. A Perseverance rover elülső részén egy célpont található, amely kalibrálja mind a kamerát, mind a spektrométer működését hat minta felhasználásával, beleértve a sziklákat is. A cél hat szövetmintát is tartalmaz ( vectran , dacron , teflon stb.) , Amelyeket kalibrálási műveletek végrehajtására és a jövőbeni űrruhák időbeli ellenállásának mérésére fognak használni . A műszer össztömege 4,7 kilogramm, elosztva a kar végén lévő érzékelő (3,11 kg ) és a rover testében elhelyezkedő elektronika (1,61 kg ) között. A spektrométer 48,8 wattot fogyaszt üzem közben, beleértve a detektor 32,2 wattját is. A tudományos tiszt Luther Beegle, a Sugárhajtású Laboratórium munkatársa .
A Curiosity-hez hasonlóan a Mars 2020 is egy meteorológiai állomást hordoz, amelyet ugyanaz a spanyol csapat fejlesztett ki, MEDA ( Mars Environmental Dynamics Analyzer ) néven. Szenzorokkal van felszerelve, amelyek hat légköri paramétert - talajhőmérséklet, levegő hőmérséklet, nyomás, páratartalom, szélirány és sebesség és sugárzás mérik különböző spektrális sávokban ultraibolya, látható és infravörös tartományban -, valamint a por optikai tulajdonságait, a por jellemzőit. Az érzékelők és a kapcsolódó elektronika által alkotott szerelvény tömege 5,5 kilogramm, és akár 17 wattot is felemészt. Az érzékelők a rover különböző helyein helyezkednek el:
Az árbocra erősített két WS szélérzékelő (sebesség, irány) egyike.
Ennek a doboznak a peremén és tetején, a rover hídjára rögzítve 16 fotodióda méri az atmoszférában jelenlévő port (RDS érzékelő). A doboz közepén a SkyCam kamera optikája. A doboz bal oldalán található fekete cső a PS nyomásérzékelő csatlakozója.
A rover elnyeri a MOXIE technológia bemutató élményét is ( Mars OXygen ISRU Experiment ). Ez ISRU típusú kísérleti berendezés (azaz felhasználása in situ erőforrások ) teszteli a termelés az oxigén a szén-dioxid van jelen a marsi légkörben. Ez a fajta berendezés, amelynek első működési szakaszát 2021. április 20-án, kedden sikeresen hajtották végre közel 5 gramm oxigén előállításával, először lehetővé tette egy természeti erőforrás átalakulását, a Földön kívül máshol. A tapasztalat előkészíti az utat a jövőbeli marslakók, robotok vagy emberekkel végzett missziók számára, amelyek feltöltik a földre az oxidáló készleteiket a helyben elérhető anyagoktól. Az így visszanyert oxigént fel lehet használni a jövőbeni űrhajósok által felhasználható tartalékok felépítésére is. Számos jelentős technológiai kihívást azonban még meg kell oldani ahhoz, hogy elegendő mennyiségben (sűrített vagy folyékony formában?) Tároljuk az előállított oxigént.
Az eszköznek lehetővé kell tennie a marsi légkörben szuszpendált porszemcsék méretének és morfológiájának meghatározását is.
Az oxigént a MOXIE úgy állítja elő, hogy megfogja a Mars szén-dioxid (CO 2 ) atmoszféráját, majd ezt a molekulát megtörve egyrészt oxigént (O 2 ), másrészt szénmonoxidot (CO) termel . A marsi légkört beszívjuk a készülékbe, leszűrjük, majd 1 bar nyomásra összenyomjuk . A szén-dioxid- molekula a SOXE ( szilárd OXide-elektrolizátor ) modulban elektrolitikusan "megtörik" . A hőmérsékletet 800 ° C-ra emeljük . Az oxigén előállításához a MOXIE-nak 2 órán keresztül működnie kell, 300 wattos villamos energia felhasználásával. 10 gramm oxigént termel óránként. A kísérlet tudományos vezetője Michael Hecht, a Massachusettsi Műszaki Intézet munkatársa .
A MOXIE fő alkotóelemei.
A MOXIE műszer a roverbe van felszerelve.
A rover egy kis kísérleti MHS helikoptert ( Mars Helicopter Scout ) hordoz , az Ingenuity nevet , amely az első repülőgép, amelyet egy másik bolygón használnak. Nincs szerepe a misszió tudományos céljainak elérésében. Ez egy technológiai demonstrátor, amelynek lehetővé kell tennie az ilyen típusú járművek potenciáljának igazolását olyan környezetben, amely a rendkívül vékony légkör (alacsony emelés), a Mars távoli helyzete miatt nem nagyon kedvez a repülőgép működésének. nem teszi lehetővé a távoperátor általi irányítást és a szélsőséges hőmérsékleteket.
Az 1,8 kilogramm körüli súlyú helikopter a küldetés kezdetekor több felderítő repülést hajt végre, hogy tesztelje képességeit, majd elhagyják. A helikoptert a rover alatt rögzítik, mielőtt a Mars földjén alkalmaznák. Két ellentétes irányban forgó kétlapátos rotornak köszönhetően mozog a levegőben. Forgási sebességük 2400 és 2900 fordulat / perc között van, vagyis tízszerese a földi helikopter sebességének, hogy hatékony legyen a Mars különösen ritka légkörében (egyenértékű a Föld légkörével 25 kilométeres magasságban). A helikopter törzse egy kosárlabda átmérője (13,6 x 19,5 cm). A rotor egyik végétől a másikig 1,2 m , a helikopter teljes magassága 0,8 m . Négy láb hosszú, 0,384 m tartja a helikopter testét 0,13 m- rel a talaj felett.
A marsi helikoptert egy lítium-ion akkumulátor szolgáltatja. Ezt napelemek töltik fel, amelyek lehetővé teszik az elegendő energia felhalmozódását egy nap alatt egy 90 másodperces repülés végrehajtásához (átlagos repülés közben fogyasztott teljesítmény: 350 W). A fűtőellenállások a működési korlátokkal kompatibilis hőmérsékleten tartják a rendszereket.
A helikopter navigációs kamerát hordoz, amely fekete-fehér képeket és nagy felbontású színes kamerát biztosít a terep képeinek elkészítéséhez, és így teljesíti a rábízott célokat. Figyelembe véve a Földdel való cserék késését (16 perc a legkedvezőbb Föld-Mars konfiguráció esetén), a helikopter a repülés előtt továbbított utasításoktól függetlenül repül. A fedélzeti rádiórendszer fogadja ezeket a parancsokat, és továbbítja a képeket és a telemetriát a rover rádióberendezésén keresztül.
Eddig csak az InSight lander tudott hangokat rögzíteni a Marson. Két hangrögzítő rendszerrel felszerelt NASA-missziót indítottak a múltban: az 1999-ben indított Mars Polar Lander űrszonda egy tervezési hiba miatt elveszett röviddel a Marsra való leszállás előtt, miközben a Phoenix mikrofonja , amely az egyik A Mars pólusai 2008-ban soha nem voltak képesek működni.
A Mars 2020 küldetés két mikrofont hordoz:
Az eszközt, amely nem része a tudományos hasznos tehernek, a Planetary Society egyesület finanszírozta, és megegyezik az 1999-ben elindított modellel, amelyet már ez a szövetség támogatott. Főként elektronikus kártyából áll, súlya körülbelül 50 gramm.
2020 márciusa a program első lépése a minták visszahozására a Földre . A program technikai kihívást jelentő második részét még mindig nem finanszírozzák 2020-ban.
Forgatókönyv szerint részletezett április 2020, két űrszondák kifejlesztett, illetve a NASA és az Európai Űrügynökség kell indítani a 2026 azzal a céllal, beszedik a talajminták lerakódott Mars a astromobile Kitartás és hozza őket vissza a Földre 2031-ben 2018-ban a két misszió specifikációs szakasza megkezdődik az Európai Űrügynökségnél és a NASA-nál. Az ESA az Airbus Defense and Space -t választotta ki a neki kijelölt küldetés fejlesztésére. Pénzeszközök rendelkezésre állnak e tanulmányok elvégzésére, de a két ügynökségnek nincs költségvetése ezek végrehajtására.
Ez a két küldetés, amely a program többi részéért felel, egyrészt az SRL, amelynek a mintákat marsi talajon kell elhoznia (SFR rover), és vissza kell juttatnia őket egy marsi pályára (MAV rakéta), másrészt: a marsi keringő ERO-nak, amelynek biztosítania kell a földi műveletek (telekommunikáció) támogatását a marsi pályáról, vissza kell szereznie a mintákat tartalmazó edényt a marsi pályán történt találkozás után, majd vissza kell térnie a Földre, és a konténert tartalmazó földi kapszulába kell engednie. Ez utóbbinak simán kell leszállnia egy kiválasztott földterületen. A projekttervezés e két küldetés egyik legösszetettebb aspektusa:
Mindezek a korlátozások egy 26-26-31 kampányhoz vezetnek: ez a három szám megfelel a két gép indítási dátumának (2026), valamint a mintakapszula Földre érkezésének évének (2031).
A NASA által kidolgozott Sample Retrieval Lander (SRL) misszió egy űrhajó leszállításából áll a Marson, amelynek végső célja egy talajmintából készült konténer visszaszállítása a marsi pályára. E célkitűzés teljesítése érdekében az űrszonda egyrészt szállít egy kis SFR ( Sample Fetch Rover ) nevű rovert, amely megkeresi a talajmintákat tartalmazó csöveket, ahová a Perseverance rover rakta le a Mars 2020-ból, másrészt pedig az AVM rakéta ( March Ascent Vehicle ) szilárd hajtóanyaggal, amelynek vissza kell hoznia a marsi alacsony pálya mintáit. A küldetés menete a következő:
Az SRL leszálló leszáll a Mars földjén
A csöveket a MAV rakétába töltjük
A MAV rakéta felszáll a földről, hogy elérje az alacsony pályát
Az Earth Space Orbiter (ERO), amelyet az Európai Űrügynökség fejlesztett ki, egy űrszonda, amelyet alacsony marsi pályán kell elhelyezni. Távközlési közvetítőként szolgál az SRL földi műveletei során, majd visszaszerzi a MAV rakéta által pályára állított konténert. Miután elhagyta a marsi pályát, visszatér a Földre. 2031-ben megérkezett a közelébe, és felszabadította a marsi talaj mintáit tartalmazó kapszulát, amely finoman pihent a Föld felszínén. A küldetés részletes előrehaladása a következő:
Rejtett üzenetet dolgoztak ki a NASA mérnökei. A „ Dare Mighty Things ” sugárhajtómű laboratóriumának szlogenje és a JET földrajzi koordinátái bináris kódban vannak ábrázolva az ejtőernyő alapján.
Több szimbolikus tárgyak vannak jelen a rover, például egy napóra , vagy egy emléktábla a „ családi portré ” marsi robotok (ebből Sojourner a kitartás).
Csakúgy, mint a NASA más, a naprendszerét kutató küldetéseinél, a Perseverance rover is szilícium- forgácsot hordoz , amelyre elektronnyaláb segítségével vésették a rajta megjelenni vágyók nevét. Ennek része a művelet küldeni neve ( küldje el nevét ) 10932295 emberek minden országban megadták az elérhetőségét (név / utónév, ország, irányítószám) a NASA honlapján, és képesek voltak nyomtatni kártya szimbolikus beszállási Mars a nevük. A három vésett forgácsot egy alumíniumlemezre rögzítik, amely a rover szerkezetének hátsó ívére van csavarozva. Az árbockamerák látómezőjében helyezkednek el . A zsetonok tartalmazzák a finalisták 155 szövegét is, akik versenyeztek a rover megkeresztelésén.
A lemez, amelyre rögzítették a három zsetont, amelyekbe a Send your name művelet résztvevőinek nevét vésették .
Beszállókártya 2020 március.
NASA :
A filmek, amelyeket a kamerák 2020 márciusában forgattak a marsi talajra ereszkedés során.
Animáció, amely bemutatja az űrszonda süllyedését a Mars földjére
A Perseverance rover eszközeit bemutató animáció.
Animáció a Mars talajmintájának gyűjtéséről.
Videó a helikopter telepítési tesztjeiről a Mars földjén.
A helikopter repülését bemutató animáció.