«Кьюрио́сити» (англ. Curiosity, МФА: [ˌkjʊərɪˈɒsɪti] — любопытство, любознательность[12]) — марсоход третьего поколения, разработанный для исследования кратера Гейла на Марсе в рамках миссии НАСА "Марсианская научная лаборатория" (Mars Science Laboratory, сокр. MSL). Марсоход представляет собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее предыдущих марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити»[2][4].

«Кьюриосити»
Curiosity
Селфи «Кьюриосити»
Заказчик	НАСА
Производитель	Boeing, Lockheed Martin
Оператор	НАСА
Стартовая площадка	мыс Канаверал SLC-41[1]
Ракета-носитель	«Атлас-5» 541
Запуск	26 ноября 2011, 15:02:00.211 UTC[2][3][4]
Длительность полёта	254 земных суток
NSSDCA ID	2011-070A
SCN	37936
Технические характеристики
Масса	899 кг[5] (вес на Марсе эквивалентен 340 кг)[6]
Размеры	3,1 × 2,7 × 2,1 м
Мощность	125 Вт электрической энергии, около 100 Вт через 14 лет; примерно 2 кВт тепловой; примерно 2,5—2,7 кВт·ч/сол[7][8]
Источники питания	РИТЭГ (использует радиоактивный распад 238Pu)
Движитель	4 см/с[9]
Срок активного существования	Планируемый: 668 сол (686 дней) Текущий: 3683 дня с момента посадки
Элементы орбиты
Посадка на небесное тело	6 августа 2012, 05:17:57.3 UTC SCET[en]
Координаты посадки	Кратер Гейла, 4°35′31″ ю. ш. 137°26′25″ в. д.4,59194° ю. ш. 137,44028° в. д. / -4.59194; 137.44028G
Целевая аппаратура
Скорость передачи	до 32 кбит/с напрямую на Землю, до 256 кбит/с на Odyssey, до 2 Мбит/с на MRO[10]
Бортовая память	256 МБ[11]
Разрешение изображения	2 Мп
mars.jpl.nasa.gov/msl/
Медиафайлы на Викискладе

Запущен с мыса Канаверал 26 ноября 2011 года в 15:02 UTC и приземлился на Aeolis Palus внутри кратера Гейла на Марсе 6 августа 2012 года в 05:17 UTC[13] [14]. Предполагаемый срок службы на Марсе — один марсианский год (686 земных суток); в декабре 2012 года двухлетняя миссия Curiosity была продлена на неопределенный срок[15].

По состоянию на 1 июня 2022 года марсоход преодолел 28,06 км[16].

Характеристики

Масса «Кьюриосити» после мягкой посадки составила 899 кг[5], в том числе 80 кг научного оборудования[17].

• Размеры: марсоход имеет длину 3 м, высоту с установленной мачтой 2,1 м и ширину 2,7 м[18]. «Кьюриосити» гораздо больше своих предшественников — марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити», которые имели длину 1,5 м и массу 174 кг (в том числе 6,8 кг научной аппаратуры)[19][20][21].

• Передвижение: на поверхности Марса MSL способен преодолевать препятствия высотой до 75 см. Максимальная скорость на твёрдой ровной поверхности составляет 144 метра в час[9]. Максимальная предполагаемая скорость на пересечённой местности составляет 90 метров в час при автоматической навигации. Средняя же скорость, предположительно, составит 30 метров в час. Ожидается, что за время двухлетней миссии MSL пройдёт не менее 19 километров[22].

• Источник питания: «Кьюриосити» питается от Радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), им успешно пользовались спускаемые аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2» в 1976 году[23][24].

РИТЭГ является генератором, который производит электроэнергию от естественного распада изотопа плутония-238. При естественном распаде этого изотопа выделяется тепло, которое преобразуется в электроэнергию, обеспечивая постоянный ток в течение всего года, днём и ночью; также тепло может использоваться для подогрева оборудования (переходя к нему по трубам). При этом экономится электроэнергия, которая может быть использована для передвижения марсохода и работы его приборов[23][24]. «Кьюриосити» получает электропитание от энергоустановки, предоставленной Министерством энергетики США[25], содержащей 4,8 кг плутония-238[25], закупленного, предположительно, в России[26][27][28]. Плутоний в виде диоксида упакован в 32 керамические гранулы, каждая размером примерно в 2 см[19].

Генератор «Кьюриосити» является последним поколением РИТЭГов, сделан компанией Boeing, и называется «Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator» или MMRTG.[29] Основан на классической технологии РИТЭГов, но является более гибким и компактным[29]. Он рассчитан на производство 125 Вт электрической энергии (0,16 лошадиной силы в пересчете на единицы измерения мощности автомобильных двигателей) из примерно 2 кВт тепловой (в начале миссии)[23][24]. Со временем мощность MMRTG станет падать, но при минимальном сроке службы в 14 лет его выходная мощность снизится лишь до 100 Вт[30][31]. Энергоустановка MSL генерирует 2,5 кВт·ч каждый марсианский день, что гораздо больше, чем выход энергоустановок марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» (около 0,6 кВт·ч за марсианский день).

• Система отвода тепла (HRS): температура области, в которой будет находиться «Кьюриосити», может колебаться от +30 до −127 °C. Система отвода тепла прокачивает жидкость через трубы общей длиной в 60 м в корпусе MSL, чтобы чувствительные элементы системы находились в оптимальной температуре[32]. Другие методы нагрева внутренних компонентов включают в себя использование тепла, которое было выделено от приборов, а также лишнего тепла от генератора MMRTG. HRS также имеет способность охлаждать свои компоненты, если это необходимо.[32] На космическом аппарате установлен криогенный теплообменник, произведенный в Израиле компанией Ricor Cryogenic and Vacuum Systems. Он позволяет сохранять температуру различных отсеков аппарата на отметке в −173 °C[33].
• Компьютер: на марсоходе установлено два одинаковых бортовых компьютера (Side-A и Side-B[34]) под названием «Rover Compute Element» (RCE) под управлением процессора RAD750 с частотой 200 МГц; они содержат радиационностойкую память. Каждый компьютер включает в себя 256 кБ EEPROM, 256 МБ DRAM, и 2 ГБ флэш-памяти.[35] Это количество, в целом, больше 3 МБ EEPROM[36], 128 МБ DRAM и 256 МБ флэш-памяти, которые имелись на марсоходах «Спирит» и «Оппортьюнити»[37]. Используется многозадачная ОСРВ VxWorks.

Компьютер постоянно следит за марсоходом: например, сам может повысить или понизить температуру в те моменты, когда это необходимо[35]. Он даёт команды на фотографирование, вождение марсохода, отправку отчёта о техническом состоянии приборов. Команды марсоходу передаются операторами с Земли[35]. В случае, если с одним из компьютеров возникают серьезные проблемы, то все управление аппаратом можно перенаправить на второй. После утечки данных с компьютера Side-B, вызванной аппаратными и программными проблемами, инженеры JPL пришли к выводу, что наиболее правильным является переключение управление марсохода с компьютера B на A, который использовался изначально с момента посадки на Марс[34].

Компьютеры используют процессор RAD750, который является преемником процессора RAD6000, использованного в Mars Exploration Rover.[38][39] RAD750 способен выполнять до 400 млн операций в секунду, в то время как RAD6000 — лишь до 35 млн[40][41]. Из двух бортовых компьютеров один настроен в качестве резервного и возьмёт на себя управление в случае возникновения проблем с основным компьютером[35].

Марсоход имеет инерциальное измерительное устройство (Inertial Measurement Unit)[35], оно предоставляет информацию о местоположении марсохода, используется как навигационный прибор.

• Связь: «Кьюриосити» имеет две системы связи. В первую входят передатчик и приёмник X-диапазона, с помощью которых марсоход связывается напрямую с Землёй, со скоростью до 32 кбит/с. Вторая работает в диапазоне ДМВ (UHF) и создана на базе программно-определяемой радиосистемы Electra^[en]-Lite, разработанной в JPL специально для космических аппаратов. ДМВ-радио используется для связи с искусственными спутниками Марса. Несмотря на то, что у «Кьюриосити» имеется возможность прямой связи с Землёй, бо́льшая часть данных будет ретранслироваться орбитальными аппаратами, обеспечивающими бóльшую пропускную способность за счёт бо́льшего диаметра антенн и более мощных передатчиков. Скорости передачи данных между «Кьюриосити» и каждым орбитальным аппаратом могут быть 2 Мбит/с («Марсианский разведывательный спутник») и 256 кбит/с («Марс Одиссей»), каждый спутник имеет возможность держать связь с «Кьюриосити» приблизительно 8 минут в день[42]. Также у орбитальных аппаратов заметно больше временно́е окно, в котором имеется возможность связи с Землёй.

При посадке телеметрия могла отслеживаться всеми тремя спутниками, находящимися на орбите Марса: «Марс Одиссей», «Марсианским разведывательным спутником» и «Марс-экспресс» — Европейского космического агентства. «Марс Одиссей» служил в качестве ретранслятора и передавал телеметрию на Землю в потоковом режиме. На Земле сигнал принимали с задержкой в 13 минут 46 секунд, необходимой для преодоления радиосигналом расстояния между планетами.

• Манипулятор: на марсоходе установлен трёхсуставный манипулятор длиной 2,1 м, на котором смонтированы 5 приборов общей массой около 30 кг. Они смонтированы на конце манипулятора в крестовидной башне-турели, способной поворачиваться на 350 градусов. Диаметр башни с приборами составляет около 60 см. Во время движения манипулятор складывается.

Два прибора, APXS и MAHLI, являются контактными инструментами. Остальные 3 прибора — ударная дрель, щётка и механизм для забора и просеивания образцов грунта — выполняют функции добычи и приготовления материала (образцов) для исследования. Дрель имеет 2 запасных бура. Она способна делать в камне отверстия диаметром 1,6 см и глубиной 5 см. Добытые манипулятором образцы могут также исследоваться приборами SAM и CheMin, расположенными в передней части корпуса марсохода[43][44][45]. Ровер оборудован инструментом для измерения содержания метана: это небольшая полость с зеркальными стенками, внутри которой установлены лазер и детектор (см. иллюстрации). Поглощение лазерного света на длинах волн, соответствующих метану, позволяет определить концентрацию его в атмосфере планеты. Фоновое содержание метана на Марсе составляет около 0,4 миллиардных долей, тогда как фоновая концентрация метана на Земле сейчас равна примерно 1800 миллиардных долей[46]. Однако, в этом приборе есть метан, привезённый с Земли, а спектрометр АЦС (ACS), установленный на искусственном спутнике Марса ExoMars Trace Gas Orbiter (миссия ЭкзоМарс), метана в атмосфере Марса с орбиты не нашёл[47].

Из-за разницы между земной и марсианской (38 % земной) гравитацией массивный манипулятор подвергается различной степени деформации, для компенсации разницы которой устанавливается специальное программное обеспечение (ПО). Работа манипулятора с данным ПО в условиях Марса требует дополнительного времени для отладки.[48]

• Мобильность марсохода: как и в предыдущих марсоходах, Mars Exploration Rovers и Mars Pathfinder, «Кьюриосити» имеет платформу с научным оборудованием, всё это установлено на шести колёсах, каждое из которых имеет свой электродвигатель, причём два передних и два задних колеса будут участвовать в рулении, что позволит аппарату разворачиваться на 360 градусов, оставаясь при этом на месте[49]. Колёса «Кьюриосити» значительно больше, чем те, которые использовались в предыдущих миссиях. Каждое колесо имеет определённую конструкцию, которая будет помогать марсоходу поддерживать тягу, если он застрянет в песке, также колёса марсохода будут оставлять след в виде регулярного отпечатка на песчаной поверхности Марса. В этом отпечатке при помощи кода Морзе в виде отверстий записаны буквы JPL (англ. Jet Propulsion Laboratory — Лаборатория реактивного движения).[50]

При помощи бортовых камер марсоход распознаёт элементы регулярного отпечатка колёс (узоры) и сможет определить пройденное расстояние.

Сравнение Curiosity c другими марсоходами

Галерея

Компоненты "Curiosity"

• 
  Головка мачты с ChemCam, MastCam-34, MastCam-100, NavCam.
• 
  Одно из шести колес Curiosity
• 
  Антенны с высоким коэффициентом усиления (справа) и с низким коэффициентом усиления (слева)
• 
  УФ датчик

Орбитальные изображения

• 
  «Кьюриосити» спускается под парашютом (6 августа 2012 г .; MRO/HiRISE).
• 
  Парашют «Кьюриосити» в Марсианский ветер (с 12 августа 2012 г. по 13 января 2013 г.); MRO).
• 
  Кратер Гейла - материалы поверхности (ложные цвета; THEMIS; 2001 Mars Odyssey).
• 
  Карта передвижения «Кьюриосити» на Марсе за первый год и первую милю (1 августа 2013) (3-D).

Изображения марсохода

• 
  Выброшенный тепловой экран с точки зрения "Кьюриосити", спускающегося к поверхности Марса (6 августа 2012 г.).
• 
  Первое изображение Curiosity после приземления (6 августа 2012 г.). Видно колесо марсохода.
• 
  Первое изображение Curiosity после приземления (без прозрачной пылезащитной крышки, 6 августа 2012 г.)
• 
  «Кьюриосити» приземлился 6 августа 2012 года недалеко от базы Эолис Монс (или «Гора Шарп»).[61]
• 
  Первое цветное изображение марсианского пейзажа, сделанное MAHLI (6 августа 2012 г.)

В культуре

• Работа марсохода и команды миссии привели к появлению в интернете множества тематических рисунков, чего ранее не случалось ни с одной подобной миссией[62].
• Число подписчиков микроблога @MarsCuriosity в социальной сети Twitter, ведущегося командой миссии «от лица» марсохода, к середине августа 2012 года превысило 1 млн человек[63].
• В сериале Футурама (7 сезон, 11 серия) марсоход был раздавлен.
• "Curiosity" присутствует в играх Angry Birds Space[64] и Kerbal Space Program.

Примечания

Ссылки

• Официальный сайт  (англ.)
• Инженер NASA рассказал, как это — управлять марсоходом // 3DNews Daily Digital Digest, 28.12.2020