Новая версия происхождения формации Бернс на Марсе
Новая версия происхождения формации Бернс на Марсе
Есть причина, по которой марсоход NASA Opportunity исследовал область плато Меридиана на Марсе в течение 14 лет: это место может содержать важные сведения о ранней геологии и окружающей среде Красной планеты. Формация Бернс (слой песчаника, покрытый шариками гематита) представляет особый интерес для ученых, потому что она имеет признаки жидкой воды и богатый серой состав, который перекликается с особенностями, характерными для Марса. Формация Бернс залегает поверх тонкого слоя горных пород, называемого формацией Грасберг. В новом исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research: Planets, Томас Макколлом и Брайан Хайнек предлагают новую историю происхождения этих двух объектов.
Хорошие мальчики Spirit и Opportunity
В феврале 2003 года Spirit и Opportunity стояли в метре друг от друга в JPL(Лаборатория реактивного движения NASA). Всего несколько месяцев спустя они полетят на ракетах Delta II к Марсу, где проработают долгие годы.
Ответ на пост «Марсоход "Оппортьюнити" заметил странный объект на поверхности Марса»
А потом выяснится что объект и не "странный"..
Марсоход «Оппортьюнити» заметил странный объект на поверхности Марса
История исследования Марса
Уже более шестидесяти лет Марс привлекает к себе внимание мирового учёного сообщества. Что немаловажно, интерес к планете лишь растёт от года к году, и вот уже не за горами первые пилотируемые полёты. В этом ролике мы поведаем вам об основных вехах изучения красной планеты марсоходами.
UPD: добавили текстовую версию, приятного чтения!
В феврале этого года мы стали свидетелями большого события. Запущенный 30 июля прошлого года марсоход Perseverance совершил мягкую посадку на поверхности красной планеты. В комплекте с ним был доставлен роботизированный вертолёт Ingenuity, предназначенный для демонстрации возможности полётов на Марсе. Чуть позже, в мае, мягкую посадку совершил аппарат Чжужун, находящийся в составе миссии Тяньвэнь-1. Это китайская полномасштабная исследовательская программа, которая, помимо спускаемого аппарата, включает в себя орбитальную лабораторию. Интерес к Марсу сейчас силён как никогда, особенно учитывая планы Илона Маска на первый пилотируемый полёт к планете в ближайшие пять лет. На фоне такого ажиотажа мы решили вспомнить, с чего начинались первые исследования планеты.
Начнём с краткой справки. Марс – четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размеру планета Солнечной системы. Относится к планетам земной группы, то есть обладает высокой плотностью и состоит преимущественно из кислорода, кремния, железа, магния и других тяжелых элементов. В частности, из-за большого содержания оксида железа, поверхность планеты имеет красноватый цвет. Отсюда и пошло знаменитое название «красная планета». Рельеф Марса разнообразен, здесь есть ударные кратеры, вулканы, долины и даже ледниковые шапки на полюсах, совсем как на Земле. Вокруг планеты вращаются два маленьких спутника неправильной формы, Деймос и Фобос. Все названия заимствованы из древнегреческой и древнеримской мифологий. Марс – бог войны, Деймос и Фобос, они же Ужас и Страх в переводе – его сыновья. Первые упоминания небесного тела относятся к 1534 году до нашей эры.
На протяжении почти трёх тысячелетий с этого момента Марс оставался недосягаем. Но всё резко изменилось в 60-ых годах прошлого века. Первыми покорять планету взялись учёные из Советского Союза. Процесс проходил не очень гладко: аппараты либо не могли совершить мягкую посадку, из-за чего разбивались, когда цель была уже близка, либо теряли связь незадолго после запуска. Но в 1971 году их ждал большой успех. Была запущена Автономная Межпланетная Станция Марс-3. Спускаемый аппарат, являющийся частью проекта, впервые в истории совершил успешную посадку на поверхность красной планеты. Спустя полторы минуты после посадки, станция была приведена в рабочее состояние. Учёные уже готовились получить первые снимки Марса, но через 14,5 секунд вещание было прекращено. Причиной тому послужили неправильные выдержки, выбранные разработчиками фототелевизионной системы. Снимки получались пересветленными и были почти непригодны для дальнейшего анализа. Несмотря на такую оплошность, орбитальная станция Марс-3 проработала больше года и всё это время передавала данные о планете.
В 80-ых были предприняты программы Фобос-1 и Фобос-2, в ходе которых спутник был тщательно изучен. Но их масштаба было недостаточно. К сожалению, Марс-3 так и остался единственным триумфом в истории советских исследований Марса.
По другую сторону океана тоже велись интенсивные работы. Так, с 1962 по 1973 год в рамках программы Маринер к Марсу были запущены 10 аппаратов. Один из них, Маринер-9, стал первым искусственным спутником планеты. Однако по-настоящему знаменательным стало другое событие. Учтя в своих разработках наработки и ошибки советских коллег, 20 августа 1975 года НАСА запустило Викинг-1. Спустя 11 месяцев спускаемый аппарат совершил успешную посадку на планету и начал передавать на Землю снимки. Именно на них люди впервые смогли увидеть марсианские ландшафты, причём в цвете. Аппарат успешно проработал до 11 ноября 1982 года, но в этот день, при неудачной перезагрузке, навсегда пропал из эфира. Параллельно с первым Викингом, на обратной стороне планеты работал Викинг-2, который собирал данные вплоть до 1981 года. Они считаются первыми успешными исследовательскими модулями. Но есть одна загвоздка: они не двигались.
Первым исследовательским модулем, сумевшим покорить марсианский грунт, стал Sojourner. Он совершил посадку на поверхность планеты 4 июля 1997 года в составе спускаемого аппарата Pathfinder. Марсоход работал в течение 83 сол (марсианские сутки, 1 сол = 24ч 39м на Земле) и выполнил 15 анализов пород, благодаря чему ученые смогли сделать выводы относительно климата и атмосферы планеты. В частности, о высокой вулканической активности и присутствии на Марсе воды в прошлом. Прежде чем связь с Pathfinder была потеряна, Sojourner преодолел дистанцию в 100 метров.
Следующими на Марсе побывали роверы-близнецы второго поколения, Spirit и Opportunity. Оба совершили мягкую посадку на поверхность планеты в январе 2004 года, 4 и 25 числа соответственно. Марсоходы были рассчитаны на работу в течение 90 сол, после чего должны были уйти на покой. Однако им на руку сыграл ветер. Он сдувал пыль и песок, оседавшие на поверхности солнечных батарей, благодаря чему выработка электроэнергии значительно превышала планируемые показатели. Таким образом, Spirit удалось проработать целых шесть лет, а Opportunity и вовсе стал настоящим долгожителем. Он работал вплоть до 18 июня 2018 года, тогда всю планету охватила мощнейшая пылевая буря, и аппарат перестал выходить на связь.
С технической точки зрения эти марсоходы крайне примечательны. На момент их создания (2003 год), в них стояли самые совершенные компьютеры, что позволило создать аналитическую систему для определения наиболее лёгкого пути. Работала она следующим образом: две камеры ровера проводили анализ местности на наличие опасных и труднопроходимых мест, после чего делали снимки. Затем изображения совмещались в стереокартинку, на основании которой строился маршрут. Данная система также внесла большое влияние в успех миссий. За свой рабочий цикл аппараты передали обширнейший массив информации о планете.
С августа 2012 года вместе с Opportunity по Марсу колесит ещё один ровер, Curiosity. Он относится к третьему поколению марсоходов НАСА, и значительно превосходит своих предшественников. На Земле аппарат весит внушительные 900 килограмм. Причина такому весу – большое количество исследовательской аппаратуры на борту. Можно даже сказать, что он везёт на себе целую химическую лабораторию. Дабы обеспечить такое габаритное устройство достаточным количеством энергии, инженерами было принято решение отказаться от солнечных батарей. Их эффективность на таком габаритном устройстве была бы крайне мала. Вместо них ровер питает и обогревает радиоизотопный термоэлектрический генератор, использующий в качестве источника энергии процесс распада диоксида плутония-238. Его ресурса хватит ещё на 25-30 лет, так что можно с уверенностью сказать о том, что решение это было крайне успешное.
Основной целью миссии Curiosity является поиск жизни на планете и попутное изучение химического состава различных пород. Так, проводя бурения, марсоход обнаружил водяной лёд под слоем грунта. Помимо этого, с его помощью была найдена галька, образованная потоками жидкой воды. Оба факта окончательно закрепили утверждение о том, что на Марсе есть вода. Вот уже на протяжении девяти лет марсоход ежедневно отправляет на Землю марсианские панорамы, записанные с его 17-ти видеокамер.
Их вы можете посмотреть в видео сверху (с 7:20).
Такова на данный момент история изучения красной планеты марсоходами. Впереди ждут великие открытия и множество интересных проектов, включая российско-европейский ExoMars.
Если вы хотите узнать больше про современные программы освоения Марса, поддержите пост плюсами и оставляйте комментарии. Так мы поймем, что сегодняшняя тема была вам интересна. Спасибо за внимание!
Крупный «Пылевой дьявол», замеченный марсоходом Opportunity в марте 2016 года
История от первых до новейших систем посадки на Марс
До прибытия Персеваренца осталось ровно 45 дней, а это значит, что можно сделать пару постов посвящённых покорению красной планеты.
Мало кто задумывается, но человеческий опыт и знания имеют накопительный характер, это значит, что большому скачку, вроде марсианской колонизации, предшествует сотни и тысячи маленьких шагов. Благодаря которым появляется структурированный пласт знаний. Первые лэндеры летели к планете, мало что зная об атмосфере, точном положении планеты, систем ретрансляции и тд.
И даже системы посадки вырабатывались методом проб и ошибок. О них и будет пост. в посте будут видео на инглише, но они понятные.
Аппараты будут рассматриваться только Nasa. Если тема будет интересной, то можно поглядеть, что там с другими странами.
Поiхали!
Системы посадки подстраиваются под особенности конкретной миссии. У нас 2 пути: выходить на марсианскую орбиту и после этого сбрасывать посадочную платформу - лэндер (Если она есть) на поверхность, либо влетать в атмосферу Марса на скорости 5-10 км в секунду и переживать 7 минут страха.
Викинги 1 и 2 как раз из первых. Одни из первых аппаратов достигших орбиты Марса и первые успешно севшие. Имеют орбитальный аппарат и отделяемый лэндер. После более чем месяца полета на орбите и получения изображений, использованных для выбора места посадки, посадочные аппараты отсоединились. Затем спускаемые аппараты вошли в атмосферу Марса и совершили мягкую посадку в выбранных местах. Посадочный модуль "Викинг-1" приземлился на поверхности Марса 20 июля 1976 года.
В системе обеспечения мягкой посадки использовались радиовысотомер и радиолокатор, а также 8 ракетных двигателей тягой по 4,5 кг для обеспечения схода с орбиты, 6 двигателей ориентации тягой по 4,5 кг, лобовой экран диаметром 3,6 м. для аэродинамического торможения в атмосфере, парашют с куполом диаметром 16,2 м. для торможения с высоты ~4 км после отделения лобового экрана и 3 ракетных двигателя с регулируемой тягой (40—260 кг) для торможения с высоты ~1,2 км после отделения парашюта. Использовались посадочные опоры с встроенными амортизаторами из алюминия, которые сминаются при посадке, поглощая ударную нагрузку.
Следующий шаг: Mars Pathfinder – первый запуск марсохода в 1996 году.
Имеет стационарную платформу и первый марсианский ровер Sojourner (Кроха весит всего 11.5 килограмм).
Особенность миссии в том, что впервые были использованы надувные шары для мягкой посадки на Марс и испытаны парашюты для торможения после прямого входа в атмосферу. Т.е. без выхода на орбиту! Место посадки было выбрано заранее, орбитальная ступень скорректировала положения аппарата , затем отделилась.
Спускаемый аппарат вошёл в атмосферу на скорости свыше 6.1 км/с, при этом теплоизоляционная защита предохраняла его от перегрева во время торможения в атмосфере. Лобовой экран в течение двух минут погасил скорость до 400 м/с. Затем был раскрыт парашют диаметром 12,7 м. Примерно за 8 секунд до удара о поверхность включились тормозные двигатели, и надулись амортизационные баллоны. Аппарат достиг поверхности Марса на скорости 25 м/с (90 км/ч) и отскочил от неё несколько раз до полной остановки! (BRUTAL!!)
Как видно из видео, двигатели для системы посадки встроены в капсулу и отделяется только тепловой щит, Длинный трос помогает комфортно определять высоту и не повреждать платформу реактивной струёй двигателей.
Когда ты будешь бегать внутри Зорба, вспоминай Пафайндер.
Следующий шаг: Mars Exploration Rover (MER)
Марсоходы второго поколения MER-A Спирит (Spirit) и MER-B Оппортьюнити (Opportunity). Спускаемый аппарат с марсоходом Спирит совершил мягкую посадку на Марс 4 января 2004 в кратер Гусева (координаты места посадки — 14.5718° ю. ш. 175,4785° в. д.). Спускаемый аппарат с марсоходом Оппортьюнити совершил мягкую посадку на Марс 25 января 2004 на Плато Меридиана (координаты места посадки — 1,95° ю. ш. 354,47° в. д.).
Спирит: Масса 1063 кг, масса марсохода 185 кг, а масса посадочной платформы 348 кг.
Идеологически система посадки осталась такой же как у Пафайндера – цельная структура капсулы, надувные подушки и большой парашют. Однако, так как аппараты намного тяжелее, площадь парашюта была на 40% больше, а надуваемые подушки обзавелись двойными стенками и стали более прочными. Аппараты вошли в атмосферу Марса на скорости 5.5 км/с (20000 км/ч) и с помощью систем торможения замедлились до скорость 20 км/ч, после чего таранили поверхность внутри Зорба.
Следующий шаг: Phoenix (2007 год). Первая фото-сессия посадки. «Феникс» — шестой аппарат, успешно севший на поверхность Марса. Также «Феникс» стал первым аппаратом, успешно совершившим посадку в полярном регионе Марса.
Камера (HiRISE) орбитального аппарата разведки Марса (MRO) сфотографировала Феникс, подвешенный на парашюте, во время его спуска через атмосферу Марса.
Phoenix вошел в атмосферу Марса со скоростью почти 5.5 км/с и за 7 минут снизил скорость до 2,2 м/с. По неизвестным причинам парашют был раскрыт примерно на 7 секунд позже, чем ожидалось, что привело к посадочной позиции примерно в 25–28 км к востоку. Данный аппарат уже представляет собой раздельную капсулу с парашютом и торможение движками на самом лэндере. Алгоритмы бортового компьютера участвуют в выборе места посадки.
Следующий шаг: Mars Science Laboratory (MSL) 2011 год.
Марсоходы третьего поколения Кьюрио́сити (Curiosity) и Персеверанс (Perseverance) (в рамках миссии Марс-2020)
Марсоходы представляют собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее предыдущих марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити». И самую современную систему посадки на сегодняшний день.
Схема марсохода внутри капсулы с перелетным модулем
Перелетный модуль отделяется от спускаемой капсулы, после чего последняя стабилизировала вращение (к Марсу аппарат летел с 2 об./с) и на скорости 5.8 км/с влетает в атмосферу Марса.
Чтобы капсула спускалась в нужное место под нужным углом её центр масс смещался от центральной оси, аналогично командному модулю Apollo. Это достигалось двумя сбрасываемыми вольфрамовыми балластами массой около 75 кг каждый.Вектор подъёмной силы управлялся четырьмя парами двигателей реактивной системы управления, каждая пара создавала тягу около 500 Н. Способность изменять точку приложения подъёмной силы позволяла космическому аппарату реагировать на окружающую среду и маневрировать к зоне посадки. Перед раскрытием парашюта капсула сперва сбросила оставшиеся шесть вольфрамовых балластов массой около 25 кг каждый, чтобы устранить смещение центра тяжести. Затем на высоте около 10 км при скорости 470 м/с раскрывался парашют и скидывался тепловой щит. Парашют диаметром ок. 16 м. позволял замедлить капсулу до скорости 100 м/с.
После этого от капсулы отделялся сам марсоход и прикреплённая к нему система «Небесный кран» (Sky crane). Двигатели этого модуля были разработаны на основе двигателей, использовавшихся на посадочных модулях Viking (Mars Lander Engine). Каждый из восьми двигателей создавал тягу до 3,1 кН. В это время марсоход был переведён из перелётной конфигурации (сложенное состояние) в посадочную, при этом опускаясь на «небесном кране» под тяговой платформой.
Система замедляла аппарат до приемлемой скорости,параллельно позволяла выбрать наилучшую область для посадки, после чего зависала над поверхностью, на трёх тросах мягко опускала его на поверхность. Выждав пару секунд, Небесный кран отцеплял тросы, увеличивал тягу двигателей и отлетал на 650 метров в сторону, после чего применял литосферное торможение.
Персеваренц будет садиться точно по такой же схеме.
Инновационность системы в том, что заданные алгоритмы сами выбирают место посадки, позволяя повысить точность приземления с десятков км до десятков метров. Отделение от капсулы позволяет снижать массу самой посадочной платформы, за счет того, что масса капсулы не учитывается во время торможения движками. А это значит, можно увеличить массу аппарата. На финальном участке движки работают всё время, получая данные от лазерных и радио высотомеров и обрабатывая в бортовом компьютере, что безопаснее, чем одноразовое их включение с последующим отключением. Зависание в метрах над поверхностью позволяет поднимать меньше пыли. Напомню, что первая часть экзомарса разбилась, так как движки отключились раньше времени из-за ошибок в ПО.
В будущем возможно будет снижаться толщина капсулы и её масса, т.к. в MSL они использовались с запасом, и возможно подвезут новые материалы для щита, снижая его массу. Накопленный опыт позволит совершенствовать алгоритмы, и бортовые компьютеры станут ещё более самостоятельными.
Для больших аппаратов концепцию скорее всего переработают. Возможно будет многовитковое торможение об атмосферу, после чего уже сход с орбиты. Либо выход на орбиту и уже после этого посадка. Возможно и от парашютов откажутся. Как здесь:
https://youtu.be/aooSD_YNbIcПри такой концепции можно и орбитальную станцию сделать и многоразовую систему взлётных капсул. Но всё это благодаря накопленному опыту на протяжение десятков лет. Надеюсь в мире будут сокращаться военные бюджеты и расти космические, ибо исследовать и колонизировать Марс – это богоугодное дело.
Ещё больше космических постов будет в профиле.