Пять лет на Марсе



    Марсоходу Curiosity исполняется пять земных лет его экспедиции на Красную планету. За это время он успел пройти 17 километров по кратеру Гейла, обнаружить органические соединения в грунте, поймать метан в атмосфере, найти многочисленные свидетельства водного прошлого Марса, и изучить сохранившуюся до настоящего времени воду в поверхностном слое.

    Марсоход обладает 10 научными приборами для исследования геологии и внешних условий на поверхности. 17 цветных и черно-белых камер позволяют управлять аппаратом и узнавать новые подробности эволюции планеты. Внутри корпуса марсохода скрыто два сложных лабораторных прибора, которые дали название всему аппарату Mars Science Laboratory. Газовый хроматограф SAM позволяет определять изотопный состав газов атмосферы и выделяемых из грунта. Рентгеновский дифрактометр CheMin позволяет проводить кристаллографические анализы и узнавать минеральный состав породы. Два спектрометра ChemCam и APXS определяют химический состав образцов, причем первый прибор, за счет лазера, может делать это дистанционно с расстояния до 7 м.

    Работа ChemCam


    Исследование Curiosity продолжает дело его предшественников: марсоходов Spirit и Opportunity, и посадочной платформы Phoenix. Предшественники смогли доказать, что когда-то на Марсе была вода, она была жидкая и ее было много. Для Curiosity осталась работа провести ее изотопный анализ, и попытаться понять куда она подевалась. Российский прибор DAN на борту марсохода определяет содержание воды под аппаратом на глубине до 1 метра, а хроматограф SAM измерил изотопный вес. Оказалось в марсианской воде в пять раз больше тяжелых изотопов чем в земной.

    Для геологоразведочных работ марсоход оборудовали несколькими инструментами на манипуляторе. Буровое устройство потребовалось чтобы извлекать породу с глубины, минимально достаточной для сохранности органических соединений от воздействия космической радиации. По подсчетам ученых хватает 5 см, поэтому бур сделали 7 см. Совок позволяет набирать рыхлый грунт с поверхности. Металлическая щетка освобождает образцы от покрывающей пыли.



    После миссии 70-80-х Viking ученые NASA уже не надеются найти марсианскую жизнь, но надежда, что она успела зародиться в древних более комфортных условиях, еще жива. Curiosity должен обнаружить и изучить сложные органические соединения, которые могли бы остаться после полного вымирания. Не с первого раза, но органику найти всё же удалось — сначала обнаружили хлорбензолы в грунте, потом метан в атмосфере. Вопрос ее происхождения остается открытым, Curiosity не в состоянии определить биомаркеры, которые показали бы причастность жизни к образованию этих органических соединений. Поиском биомаркеров на Марсе займется следующий марсоход — европейский Paster, который должен прибыть в рамках российско-европейской миссии Exomars в 2020 году.

    За время своего путешествия Curiosity немало пострадал от суровых марсианских условий. Ловил программные сбои, короткие замыкания, вышли из строя датчики ветра, забился пылью датчик ультрафиолета, падает качество картинки с цветных камер, заедает крышка макрокамеры… Колеса из тонкого алюминия, медленно, но верно разрушаются. В этом году впервые треснул каркас одного наиболее пострадавшего колеса.



    Водители марсохода провели обновление программного обеспечения, которое обещает более щадящий режим передвижения, но начало разрушению уже положено. Впрочем для пятилетней службы повреждения не фатальные, и можно полагать, что марсоход способен преодолеть не меньший отрезок пути, даже если и придется ползти на ободах.

    Еще одной серьезной неисправностью стал заевший бур марсохода. Теперь он не может набирать грунт с глубины, и вынужден соскребать породу ковшом с поверхности.

    Оглядываясь назад, можем провести краткий обзор путешествия Curiosity благодаря круговым панорамам, которые получил марсоход со своих камер и которые были преобразованы в сферические панорамы талантливым россиянином Андреем Бодровым. Он обработал почти все круговые панорамы Curiosity и они доступны на его странице.

    Мы рассмотрим несколько самых знаковых — панорамы кликабельны, для просмотра можно использовать VR-очки.

    Bradbury landing

    Место посадки марсохода Curiosity. Первый осмотр самого себя и окрестностей. Мы впервые увидели склоны горы Шарпа в центре кратера Гейла, и кольцевой вал кратера, который виден как горная цепь закрывающая горизонт. По сторонам марсохода виднеются четыре серых пятна — следы воздействия реактивных струй системы мягкой посадки Sky Crane. Благодаря ним можно увидеть, что Марс не красный, и его рыжий цвет поверхности возникает от рыжей пыли, покрывающей всё вокруг.



    У подножия горы Шарпа тянутся темные песчаные дюны, которые пришлось обходить марсоходу долгих три года, в своем пути на склоны горы.

    Уже в этой панораме проявилась сложная работа Андрея, который использовал две панорамы, с цветной широкоугольной камеры и с навигационной черно-белой. Благодаря его работе мы можем в деталях рассмотреть корпус марсохода и только при внимательном рассмотрении можем увидеть цветные участки переходящие в черно-белый. Обычно корпус марсохода редко попадает в объективы камер, т.к. основное время идет исследование поверхности Марса, а марсоход только мешает обзору.

    Желающие убедиться, что с цветопередачей камер Curiosity всё в порядке, могут посмотреть на солнечные часы, которые виднеются на корпусе, левее радиатора РИТЭГа.



    Если смотреть на более поздние снимки, то можно увидеть как марсоход медленно покрывается пылью.

    Glenelg

    Светлое пятнышко перед марсоходом — единственная надежда, что Марс когда-то был обитаем. Только в этом месте удалось обнаружить глину, в которой определили высокое содержание воды — до 6%, и нашли органические соединения. Если приблизить, то можно увидеть, что светлое пятно — это добытая из скважины голубоватая порода. Скважин две, одна неглубокая, пробная, где операторы определяют плотность и структуру грунта и оценивают устойчивость марсохода. При глубоком бурении сверло могло бы перекосить в скважине, поэтому робот должен стоять как вкопанный.



    В этом месте ученые только тренировались, осваиваясь со своей машиной в "боевых" условиях, само же место лежало в стороне от основного маршрута, и его пришлось покинуть. Следующая глина на пути марсохода возникнет через несколько километров впереди, посмотрим, будет ли органика там.

    В этом месте операторы марсохода, с одним из которых нам удалось пообщаться, не просто провели круговую съемку мачтовой камерой, но и сделали "сэлфи" при помощи камеры на манипуляторе, которая сделала более 60 кадров, чтобы получить необычное изображение марсохода "со стороны". Используя высокую подвижность манипулятора, операторы добились того, что "сэлфи палки" не видно. Такие снимки до сих пор для многих являются основанием утверждать, что Марс не настоящий, а Curiosity никуда не летал, ведь кто-то же его снял со стороны?

    В действительности, ловкость руки и никакого мошенничества.



    Такой сферической панорамы тоже не найти на сайте NASA. Тут снова проявился талант Андрея. Ему удалось совместить круговую панораму с мачтовой камеры и "сэлфи" с камеры на манипуляторе. Получилась невероятная картина с эффектом присутствия. Небо Марса на всех панорамах Андрея — искусственное. Его изображение основано на реальных снимках, но марсоход не тратит "пленку" на небо и концентрирует внимание на планете.

    Увидеть реальное небо Марса можно на снимках камеры с манипулятора, когда она снимает из сложенного состояния. В таком случае получается "горизонт завален", зато много места занимает небо.



    Cooperstown

    После Glenelg Curiosity отправился в многокилометровый переход по равнине у подножия горы Шарпа. Его главные научные цели лежат на слоистых склонах горы, но подобраться к ним мешали темные песчаные дюны.



    Памятуя о трагической судьбе марсохода Spirit, намертво застрявшего в рыхлом грунте, инженеры не рисковали направить марсоход в самую гущу песка, поэтому двигались к ближайшему месту, где со спутника рассмотрели подходящий проход.

    Kimberley

    Чтобы как-то разнообразить переход по равнине, иногда марсоходу позволяли сделать небольшой крюк и исследовать холмы-останцы, попадавшиеся по пути. На панораме можно увидеть результат работы щетки DRT, которой зачищалась поверхность от пыли пред началом буровых работ. Левее видно пятно оставшееся от лазерного обстрела.



    За спиной марсохода виднеются слоистые отложения, оставленные песчаником, который когда-то был дном марсианского водоема. Как оказалось, практически всё, что прошел марсоход — это донные отложения в различные геологические периоды. Кратер Гейла неоднократно заполнялся водой, превращаясь в круглое 150 километровое озеро, только примеси в воде были разные, поэтому и породы откладывались разные. Собственно для изучения этих изменений марсоход сюда и направили.

    Marias Pass

    Спустя два года, Curiosity сошел с опостылевшей равнины и по широкой дуге стал заходить на гору. Сближение с горой открыло новые геологические слои, которые ученые бросились изучать с новой силой. Почти полгода марсоход проработал в местности Pahrump Hills, наделал скважин, настрелялся лазером вдоволь, но едва двинулся к выходу, как снова задержался для очередной скважины и "сэлфи" в небольшом каньоне Marias Pass.



    В это раз для съемки инженеры выбрали нестандартный ракурс. Если раньше держали манипулятор как бы на высоте взрослого человека, то в этот раз разместили камеру на высоте около полуметра. Благодаря чему мы можем в деталях рассмотреть переднюю и нижнюю часть марсохода. На этой же панораме хорошо видна тень манипулятора, которую не удалось скрыть при помощи перекрестной съемки.

    Murray Buttes

    Небольшие столовые горы Murray Buttes подарили немало живописных пейзажей. Для полноты погружения рекомендуется просмотр под советский саундтрек к к/ф "Золото Маккенны".



    Это нагорье стало результатом выветривания отложений, выносимых рекой из каньона на склоне горы Шарпа. До этого каньона мы еще доберемся через пару-тройку лет, а пока можем посмотреть только эти дальние отголоски древних наводнений.

    Bagnold Dunes

    Долгожданные темные пески, которые в течение четырех лет маячили в отдалении, наконец-то приблизились и заполонили все панорамы. Когда-то ученые спорили насколько активны эти пески сегодня, когда атмосфера Марса сильно разрежена, а пески давно могли сцементироваться и превратиться в застывшие каменные волны. Но нет, сначала со спутника рассмотрели, что дюны продолжают движение и перемещаются примерно на метр в год, а потом и Curiosity увидел движение песчаной ряби.



    Песок имеет вулканическое происхождение и при определенном освещении может казаться черным с синим отливом. Хотя при близком осмотре он кажется оранжевым, так, что марсианскому спору "черно-синий VS бело-оранжевый" уже миллиарды лет.

    После дюн Curiosity вплотную приблизился к одной из важных целей своего пути — Гематитовому хребту. Эта протяженная возвышенность когда-то была дном марсианской реки, и, под действием каких-то факторов на ее дне откладывалась железная руда в форме гематита. Сейчас это известно благодаря спутниковому наблюдению. Марсоход попытается найти гематит непосредственно на месте и определить причину его появления. Одна из гипотез указывает на возможность биологического участия, но пока надежных аргументов маловато.



    Сейчас у всех марсоходов и спутников Марса вынужденный отпуск — между нами и ними находится Солнце, чье мощное радиоизлучение блокирует возможность связи. Поэтому пока на Земле звенят бокалы по случаю юбилея, Curiosity стоит в одиночестве на пустынной планете и работает как стационарная климатическая станция, изучающая Марс всё сокращающимся арсеналом датчиков.

    А напоследок можно насладиться шуткой Андрея Бодрова — ночным Марсом.



    В реальности таких панорам марсоход не делал, а ночью проводил немногочисленные наблюдения естественных спутников, Юпитера или крупных астероидов, а такую красоту ему увидеть не дано — к ночной съемке камеры не приспособлены. Да и такого живописного неба там не увидеть даже человеку. Атмосфера тонкая, но пыль ухудшает качество и яркость звезд не будет существенно отличаться от земной горной местности, а эта панорама неба получена с долгой выдержкой на Земле.
    Поделиться публикацией
    Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

    Подробнее
    Реклама
    Комментарии 44
    • +1
      Интересно на марсе есть протяжённые участки поверхности не устланные этими мелкими камушками?
      И почему их там столько, из-за вулканов/метеоритов?
      • +4
        Таких камушков и у нас не меньше, но они скрыты мягким грунтом. А марсоход ведут по каменистым местам чтобы не застрял.
        Памятуя о трагической судьбе марсохода Spirit, намертво застрявшего в рыхлом грунте, инженеры не рисковали направить марсоход в самую гущу песка
      • +2

        Не смог найти, кто нибудь встречал информацию в какой форме находиться гипс на поверхности Марса — безводный или полугидрат? По идее ChemCam или CheMin могут это определить. Если гипс полуводный, то комбинация "месторождений" гипса, воды (из гипса), глины и гематита идеальное место для очередной стратегии типа PlanetBase обеспечения сырьем экспедиции.

        • +1
          Там вода и в гипсе и вне его есть. Кратер Гейла место подходящее для колонии не только из-за геологии. Еще близость к экватору. Низинная местность дает более высокое давление, что позволяет экономить топливо за счет аэродинамического торможения посадочных модулей.
          • +4

            Не только в воде дело. Если гипс полуводный (алебастр) — это идеальный вариант для строительства "на месте". Требуется только помолоть и затворить ~30% воды по массе, плюс каплю привозных добавок. Конец схватывания — 40минут, можно растянуть до нескольких часов, окончательный набор прочности тупо по высыханию, что в местной атмосфере не сложно. Если гипс безводный (сатенгипс) — уже сложнее, но все равно выгоднее обжига породы.
            Понятно, что до строительства как до Китая на карачках, но тестовые блоки отлить на месте и понаблюдать за стойкостью в условиях марсианской атмосферы стоит уже первой экспедиции.

            • 0
              Думаю к тому времени освоят лазерное спекание местной породы и технологии каменного века с замешиванием раствора не потребуются )
              • +6

                Не стоит недооценивать простые технологии. Достаточно притащить с собой дубовейшую конусную дробилку и смеситель с шлангами. Затраты энергии несравнимы со спеканием, воду, разве что, нагнать из породы. Гипс не требует наполнителя, просто смешивается с водой в небольшом смесителе непрерывного действия, заливка через гибкий фторопластовый шланг — сразу в опалубку. Причем, если пошаманить с нанодобавками, вполне можно поднять прочность и снизить воздухопроницаемость.


                Чистый гипс, без полимеров. Мое фото :)

                image


                Не обращайте вниманию, ну очень хочется увидеть до старости хоть деревеньку марсианскую :)

                • +4
                  Эти технологии простые в земных условиях. Попробуйте повторить то же самое в вакууме, и с суточным перепадом температур в 100 градусов.
                  • +1
                    В случае с гипсом — они будут проще, чем спекание. Опять-таки можно печатать.
                  • +1
                    Мне более перспективной кажется технология засыпки герметичных модулей марсианским грунтом. Поставил компакную черпалку с совком на 1000 см2 и она потихоньку, медленно но верно делает свое дело, перемещаясь от одного конца модуля к другому.
                    • 0
                      Грунт на Марсе достаточно твёрдый как понимаю, типа засохшей глины.
                      Конечно есть и песчаные барханы — но там совсем пыль, которую тамошний ветер спокойно носит. Да и в объёмах вопрос, одно дело мелкой тележке застрять, другое — многометровый бак засыпать.
                      • +1
                        Проблема в том, что достаточно часто на Марсе грунт может оказаться вечной мерзлотой. Тогда твёрдый он только при минусовых, а учитывая состав грунта — весьма низких температурах.Тогда перед засыпкой придётся озаботиться защитой от проникновения тепла из жилищ и извлечением воды (а возможно и углекислоты — сухого льда) из грунта. Впрочем вода и углекислота на Марсе ценное сырьё.
                        • 0
                          Верхние метры наверняка сухие, даже если когда-то были мерзлотой.
                          Т.е. ездить нормально всюду, а вот если закопаться — могут быть нежданчики.
                          • +1
                            Даже для фундаментов могут быть.
                  • +3
                    Думаю к тому времени освоят лазерное спекание местной породы и технологии каменного века с замешиванием раствора не потребуются )
                    Это очень энергоёмкая технология.
              • +1
                Вроде SpaceX остановилась на Arcadia Planita. Правда запуск съехал уже на 2020 — так что Red Dragon полетит бок о бок с новым марсоходом NASA. Пока критерии отбора выглядят примерно так: наличие льда под поверхностью, наличие ровной площадки, близостью к экватору.

                Если уж постоянную базу организовывать — то желательно перед этим полноценную геологоразведку будет провести, с поиском всех желательных ресурсов. И уже менее чем через год — на Марс должен первый сейсмометр отправиться.
                • +2
                  И только как бы вероятность, того, что Ред Дрэгон уже никуда никогда не полетит стремится к 100%, после того как СпейсХ отказались от посадки Дрэгон 2 на двигателях.
                  • +2
                    Точнее они отказались от ног, для подготовленной площадки возможность посадки сохраняется.
                    • +2
                      ну ничего, время есть — успеем ещё площадку подготовить.
                  • +2

                    Red Dragon уже не летит в 2020. Очень жаль.

                    • +2
                      Если уж постоянную базу организовывать — то желательно перед этим полноценную геологоразведку будет провести
                      Для этого нужен тяжёлый ровер с буровой установкой, мощной энергетикой и большим ресурсом. А доставить его можно не раньше 2022 года, во время испытаний прототипа ITS.

                      , с поиском всех желательных ресурсов.
                      И нежелательных тоже. Причём часто это одни и те же. Например, лёд, вечная мерзлота это одновременно и вода, но и большие проблемы для строительства фундаментов и подземных сооружений (тепло будет вызывать оттаивание грунта). Поэтому рядом должны быть место для строительства с устойчивым грунтом и полигон для добычи льда.
                  • +2
                    Интересная статья. Хотелось бы такую же про Opportunity, а то про него совсем нет новостей.
                    • 0
                      За это время он успел пройти 17 километров

                      Как-то маловато за пять лет, посмотрите «Луноход-1» и «Луноход-2» (10,5 км и 42 км за несколько месяцев). И в свете этого удивляет износ колёс.
                      На пятой от конца фотографии на крабика похож )
                      • +4
                        Ну, Марс посложнее будет. «на радиоуправлении» не погоняешь из-за задержки сигнала, ускорение свободного падения больше, да и количество аппаратуры на современных марсоходах, конечно, не сравнится с Луноходами, что добавляет вес и, самое главное, остановок на пути для проведения экспериментов.
                        • 0
                          «на радиоуправлении» не погоняешь из-за задержки сигнала

                          Посчитал: если двигаться четверть времени (половину светового дня, вторая половина дня для выполнения работ), то средняя скорость за все 5 лет составит 1,5 метра в час. При такой скорости радиоуправление можно осуществлять по типу «проехать вперёд 20 метров и остановиться», то есть задержки сигнала не будут иметь большое значение.
                        • +2
                          На луне сильно меньше сила притяжения.
                          • +4
                            Подробности управления марсоходом хорошо понятны со слов его водителя:
                            https://geektimes.ru/post/170865/

                            Детали радиообмена с Марсом тоже не мешает узнать:
                            https://habrahabr.ru/post/172601/
                            • +3
                              За это время он успел пройти 17 километров
                              Здесь главное, вероятно, не сложность управления, а, всё же, насыщенность марсохода научным оборудованием и ограничения, обусловленные малой мощностью источника энергии. Имея РИТЭГ мощностью 180 ватт марсоход должен большую часть времени стоять, накапливая энергию, необходимую его мощным приборам и шасси. Задача ведь не пробежаться, а провести исследования.

                              Стоит подождать ещё лет пять, когда, примерно в 2022 году Маск посадит на Марс прототип ITS. Источник энергии там должен быть намного мощнее, станет возможно и бурение на приличную глубину, и аккумуляторные относительно скоростные роверы-разведчики.

                              А вот с колёсами в НАСА сплоховали, это да.
                              • +5
                                По опубликованным воспоминаниям участников был приказ гнать на рекорд- «Луноход — это не луностоп». Собственно из-за этой спешки хорошо не подумали перед маневром Лунохода-2 в кратере.

                                По колесам — разные условия, вес, количество колес, конструкция.
                                • +1
                                  Научная работа «Лунохода» заключалась в том числе и в измерении наклона местности путём движения по ней. Анализируя телеметрию, несколько кратеров с пологими краями обнаружили.
                              • +5
                                Свет от Земли до Луны доходит примерно за 1.25 секунды, а от Земли до Марса — от 3 до 22 минут.
                                • 0
                                  Российские ученые как-либо участвуют в работе марсохода? Есть ли приборы, которые разработаны нами?
                                  • +1
                                    Прибор DAN (разработанный ИКИ РАН) нашёл до 4% содержания по массе льда в слое 1 м под поверхностью. Ещё на орбитальном «Марс Одиссей» прибор HEND того же назначения трудится. Вот пожалуй и всё, что за 28 лет нами отправлено на Марс — если не считать печально известные Марс-96 и Фобос-Грунт.
                                    • –4
                                      Фобос-Грунт отправился исследовать грунт…
                                  • +1
                                    Одноимённая тематическая авторская музыкальная композиция

                                    • 0
                                      Мне вот интересно, почему он проехал настолько маленькое расстояние?
                                      • +1
                                        Потому-что задержка связи, только в одну сторону — составляет 6-20 минут (против секунды у Луны), и управляющие команды — передаются обычно раз в день, так что дальше видимости камер (в метров 100-200) за сутки никак не уедешь.

                                        Ну и плюс остановки у каждого интересного камня/холма порою на несколько дней (подрелить/из лазера пострелять). И задачи гнать на рекорд перед ними не ставится, так что даже старичок «Оппортьюнити» — побил рекорд нашего лунохода только через 10 лет марсианских поездок.
                                        • 0
                                          Уже упоминали, задачи такой не ставилось, проехать максимальное расстояние. Но теоретически, если задаться целью, ничего не мешает проезжать в день по 150 км, только появляются минусы, вместо научного оборудования основная масса марсохода придется на энергоустановку, мотор, колеса, систему автопилота, солнечные батареи. Изменится система управления, с Земли можно будет задавать грубый вектор передвижения, а автопилот (похожий на тот что у Тесла), будет выбирать безопасные маршруты по информации от камер и лидара. ПО автопилота можно будет допиливать на Земле и удаленно обновлять, несколько лет полета дадут возможность отладить код, интересная возможность (на Вояджерах что-то подобное было по мере накопления неисправностей). Увеличится поток информации от марсохода, если хотя бы информацию с камер передавать. Тут помогут спутники связи на марсианской орбите. Улавливать слабый сигнал от марсохода и передавать направленными антенами с большим коэффициентом усиления на Землю. Все это хорошо, но при сокращении бюджетов трудно осуществимо.
                                          • 0
                                            радар-лидар взять от той же теслы, цены там для космоса небольшие. 2 автопилота. ПО теслы, доученное на марс. При рекламной поддержке (наш комплекс работает даже на марсе!) для NASA это может быть вообще бесплатно (не считая лишних КГ, но получается там немного). Имхо, это было бы очень полезно для обоих сторон — для NASA это возможность быстрее доехать «вон туда», а для производителя автопилота — отладка в иных условиях и реклама. А сломается — работаем по старинке.
                                            Не согдасится Маск — есть гугл и другие.
                                            • +2
                                              И «доученный» автопилот Теслы будет искать пешеходов и светофоры на Марсе?

                                              Маск уже упомянул, что у него есть люди, работающие и над электрическим тягачем, и над транспортными средствами для Марса. Внимание этим вопросам пока уделяется немного, но, тем не менее…

                                              Автопилот на Марсе потребуется во многом другой. Первое время пригодится автопилот военной или строительной техники, но комплект сенсоров потребуется свой…
                                        • 0

                                          Смотря на колеса возникает вопрос — а почему не гусеницы?

                                          • +2
                                            Гусеницы клинит, они могут слететь. Громоздкая конструкция.
                                            Я уж не говорю о попадании частиц грунта между колесом или траком. Гусеницу заклинит. Или трак соскочит. Нет, колесо есть колесо. Оно вернее. Но чтобы доказать не на пальцах, пришлось сделать машины и на гусеницах, и на колесах. И пустили их по Союзу. На Камчатку добрались. Знаете, как за этим поединком гусеницы и колеса у нас в коллективе следили? По утрам вместо «Здрасте» спрашивали: «Ну, как там...» Победило колесо…

                                            Луноход
                                            • +3
                                              Кроме того у гусениц очень небольшой ресурс при относительно сложной и тяжёлой конструкции.
                                            • +1

                                              Не бит, не крашен, без пробега по России!


                                              ПС а дороги-то у них лучше, чем у меня во дворе

                                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.