Що роблять роботи на марсі і навіщо їх туди відправляти?
Це здається досить простим: якщо ми можемо відправити людину на Місяць, чому ми відправляємо роботів на Марс?
Зрештою, Марс – це планета, яка найбільш близько нагадує Землю – тобто, якщо б у Землі була середня температура мінус 63 градуси Цельсія і була нібито млявою. Тим не менш, його геологічні зразки нагадують безліч місць, які ми знаємо на Землі, від древніх, наводненных шрамами і розмитих гірських районів до пустель і вічної мерзлоти.
Звичайно, це не означає, що пілотована місія на Марс схожа на звичайний політ у космос. Марсохід дозволив космічних програм не просто досліджувати поверхню Марса, але й вирішити деякі з проблем, які виникнуть, якщо одного разу ми відправимо жінок або чоловіків на планету.
Відправка марсохода не так проста, як здається відправка дитячого автомобіля з радіоприймачем, прибитих до даху. Ми розглянемо технологію, так і інструменти, використовувані в марсоходах, а також подивимося, як вони спілкуються з Землею.
Досі було більше 40 спроб встановити контакт з Марсом. Перші п’ять місій відбулися з 1960 по 1962 роки, колишнім СРСР. Всі місії були автоматичними космічними станціями, а це означало, що суду були відправлені на орбіту Марса для відправки зворотних зображень. Ці місії були невдалими; або космічний корабель не потрапив на планету, або космічний корабель розвалився під час польоту. Першою успішною місією була відправка 1964 року Марінера-4, кораблі США, який відправив 21 зображення планети.
З цього моменту США, колишній СРСР, Японія і Європейське космічне агентство почали відправляти апарати на Марс. Далі ми розглянемо не тільки марсоходи, але і деякі з відкриттів, які вони зробили.
Навіщо відправляти роботів?
Отже, якщо ми настільки просунуті і уявляємо, що можемо побудувати надзвичайно складних роботів для польоту на Марсі, чому ми не можемо просто відправити людину? Найважливіша причина, ймовірно, найбільш очевидна: людина, ймовірно, просто не зміг би виконати ті ж самі функції.
Тільки близько третини запущених до теперішнього часу місій були успішними, тобто вони здійснили поїздку на Марс без змін. У той час як легко бути оптимістичним щодо майже однієї третини марсоходів, які надали нам цінну інформацію, не так легко представити ситуацію з участю людини. Мало хто з нас насолоджуються шансами померти кожні три дні на роботі.
Вартість, звичайно ж, є ще одним фактором. У той час як «Кьюріосіті», останній марсохід, що входить до складу місії NASA, коштував величезних $ 2,47 млрд. При будівництві, все одно не доводилося враховувати неприємні речі, як дозволити кому-то дихати киснем або повернутися з Марса, якщо на те пішло. Майте на увазі, що марсоходи назавжди залишаться на Марсі, коли ми з ними підемо працювати, але поїздка людини – це скоріше відпустку, ніж переселення. А це означає, що продукти харчування, паливо, видалення відходів і безліч інших витрат – у два рази більше.
Крім логістики та вартості всі величезні невідомі в тому, як людська система може реагувати на атмосферу, таку як Марс. Оскільки у Марса немає магнітного поля, люди отримають колосальні дози космічного випромінювання – не проблема на Землі, де магнітне поле планети працює, щоб заблокувати його. Тысячедневная поїздка на Марс може призвести до 40% шансу на те, що у астронавта розвинеться рак після повернення на Землю – не зовсім те, що багато людей шукають під час пошуку роботи. Майте на увазі, що жінка зазнає ще більшому ризику: наявність грудей і жіночих репродуктивних органів майже вдвічі перевищує ризик розвитку раку. Таким чином, без людини, який підписався на величезні дози ракових клітин, ми залишаємося з роботизованими дослідниками.
Історія дослідження Марса
Найпривабливіша річ у дослідженні Марса – це пошук води – або минулі докази наявності води. Вода ключова мета, тому що майже скрізь, де на Землі є вода, ми знаходимо життя. Якщо б у Марса колись була рідка вода, або вона існує сьогодні, то виникає питання, чи можуть якісь мікроскопічні форми життя розвиватися на її поверхні.
Першими місій на Марс були просто орбітальними станції, які відправляли
Орбітальні місії тривали, в тому числі запуск орбітального апарату розвідника в 2005 році. Орбитатор міг бачити об’єкти розміром з обідню тарілку, а також використовувати зонди для пошуку підповерхневого води. Найважливіше, він як і раніше використовується, як комунікаційний інструмент для передачі інформації назад в центр управління місією.
Але давайте тепер перейдемо до попередників марсоходів. Вікінг – 1 і 2, випущені в середині 70-х років, обидва спускалися на поверхню Марса. Вони першими виявили, що Марс самостерилизуется – поєднання ультрафіолетового випромінювання з сухим грунтом і окисної природи хімії грунту не дозволяє організму формуватися.
Коли ми думаємо про більш сучасних машинах, приземляющихся на Марс, ми зазвичай починаємо з місії «Патфайндер» 1995 року, який складався з посадкового модуля, оснащеного парашутом для входу в атмосферу Марса і вантажівки «Соджорнер». Обладнання повернуло тисячі зображень, а також 15 хімічних аналізів ґрунтів і метеорологічних даних.
«Спірит» і «Оппортьюніті»
У 2003 році НАСА запустило бадьоро названі «Спірит» і «Оппортьюніті», які приступили до місії набагато більшої мобільності та дистанції, ніж «Патфайндер».
Обидва марсохода розділяють кілька примітних функцій. Вони можуть генерувати енергію від сонячних панелей і зберігати її у внутрішніх батареях. На всяк випадок, якщо поруч виявляться маленькі зелені чоловічки, марсоходи можуть приймати кольорові зображення високого дозволу або вирізати збільшувальні зображення для ретельного вивчення об’єктів. Безліч спектрометрів на марсоходах використовують всілякі пристрої для визначення складу гірських порід, включаючи відстеження кількості тепла, що виділяється об’єктом, і випромінювання альфа-частинок. «Спірит» і «Оппортьюніті» також були оснащені свердлом, який повинен був просвердлювати поверхню планети.
Корпус марсохода називається теплим скринькою. На верхній частині знаходиться палуба обладнання, де знаходяться щогла (або перископ) і камери. Позолочені стіни корпусу марсохода розраховані на температуру мінус 96 градусів Цельсія. Усередині знаходяться літієво-іонні батареї, радіоприймачі і електроніка, спектрометри, всі з яких виділяють тепло. Мозок марсохода – це комп’ютер, який можна порівняти з потужним ноутбуком, але зі спеціальними функціями пам’яті, яка не буде руйнуватися випромінюванням і замиканням. Комп’ютери також постійно перевіряють температуру, щоб забезпечити здоров’я апарату.
Те, що знайшли «Спірит» і «Оппортьюніті», було заслугою технології, яка дозволила їм досліджувати Марс. Протягом кількох місяців після посадки «Оппортьюніті» виявив докази солоної води, яка залишає відкритою можливість того, що життя (і копалини ознаки) може колись існувати на планеті. «Спірит» натрапив на скелі, що вказують на більш ранні етапи Марса, які були відзначені ударами, вибуховим вулканізмом і підземною водою.
Перш за все, на кожному марсохід встановлена панорамна камера, що забезпечує більший геологічний контекст. Розташована на щоглі на відстані близько 1,5 метра від землі, камера не просто знімає кольорові зображення, а має 14 різних фільтрів, які можуть ідентифікувати гірські і ґрунтові об’єкти для більш пильного аналізу.
Мініатюрний термоемісійний спектрометр ідентифікує мінерали з допомогою інфрачервоних довжин хвиль. Він використовується, щоб знайти відмінні зразки, які можуть показати рух води. На рульовому важелі знаходиться Мессбауэрский спектрометр, який розміщується безпосередньо на зразках, щоб знайти залізовмісні мінерали, ще один інструмент, який допомагає визначити, як вода впливає на грунт і камінь.
Для визначення складу гірських порід використовується рентгенівський спектрометр, який міститься в геологічних лабораторіях, що допомагає вченим визначати походження і зміни у зразках. Мікроскопічний інструмент для візуалізації може ретельно досліджувати формування гірських порід і їх варіації.
Марс Землі, ти мене чуєш?
Але як, чорт візьми, ми дізнаємося про цих дивовижних відкриттях «Спірит» і «Оппортьюніті»? Орбитаторы повідомляють про інформацію безпосередньо на Землю. Решта насправді відправляється на орбітальну Марс-Одіссея і Марс-Глобальний сюрвей, які передають на Землю – і навпаки. Орбітер переміщується від горизонту до горизонту приблизно за 16 хвилин; 10 з цих хвилин можуть використовуватися для зв’язку з марсоходами. На Землю можна відправити близько 10 мегабайт щоденних даних. Це особливо корисно, тому що орбіталі знаходяться в більш тісному контакті з обома марсоходами і мають набагато більш довге вікно для спілкування з Землею, ніж будь-який з них.
Кожен маршрутизатор використовує дві антени для зв’язку: антену з високим коефіцієнтом посилення, яка може керувати інформацією про променях щодо антени на Землі і антену з низьким коефіцієнтом підсилення, яка може приймати і відправляти інформацію з усіх сторін з меншою швидкістю. Всі ці повідомлення відбуваються в мережі Deep Space Network, міжнародної мережі антен з комунікаційними засобами в пустелі Мохаве в Каліфорнії, Мадриді, Іспанії та Канберрі, Австралія.
День в життя марсохода
Марсоходи відправляють зображення разом з даними про приладі і статус назад своїм земним босам.
Екстраполюючи дані, вчені посилають команди під час тригодинного вікна прямого зв’язку з антеною з високим коефіцієнтом посилення. Марсохід протягом 20 годин працює сам по собі, виконуючи команди і відправляючи дані зображення на два службових супутника. Командири марсохода можуть наказати йому рухатися до нового каменю, розмелювати скелю, аналізувати скелю,
Марсохід і вчені повторюють цю схему, можливо, 90 днів. У цей момент сила робота почне зменшуватися. Крім того, Марс і Земля будуть все далі і далі розлучатися, ускладнюючи спілкування. Зрештою, у ровера не буде достатньої потужності для спілкування, буде занадто далеко або відбудеться механічний збій, і місія буде завершена.
Наукова лабораторія Марса і допитливий марсохід
У листопаді 2011 року НАСА запустило Наукову лабораторію Марса, яка призначена для вивчення грунту і гірських порід для органічних сполук або умов, які могли б допомогти нам зрозуміти, чи здатний Марс – чи коли-небудь – підтримувати «обитаемость» життя на планеті. Наукова лабораторія Марса насправді є функцією марсохода, в якому знаходяться наукові інструменти, які збирають та аналізують зразки.
У 2004 році NASA вибрало кілька різних пропозицій щодо досліджень та устаткування для включення в лабораторію. Поряд з США і Канадою, Іспанія і Росія також мають інструменти в місії. Іспанія вивчає станцію моніторингу навколишнього середовища, призначену для огляду атмосфери і ультрафіолетових променів. Росія поставила інструмент « Динамічне альбедо нейтронів», який вимірює водень нижче поверхні планети, вказуючи на воду або лід.
Набір інструментів буде аналізувати зразки. Після того, як ручка марсохода зачерпне зразки, газовий хроматограф, мас-спектрометр і лазерний спектрометр будуть вимірювати матеріали вуглецеві з’єднання та ізотопні відносини, які вказують на історію води на Марс. Рентгенівський спектрометр буде вимірювати кількість різних елементів.
Ви також знайдете наступні зручні інструменти на борту лабораторії:
– Індикатор дифракції рентгенівських променів і флуоресценції для виявлення мінералів у зразках;
– Mars Hand Lens Imager може приймати зображення зразків менше, ніж ширина людського волоса, що корисно для деталей і для отримання важкодоступних
– Щогла-камера буде приймати кольорові, панорамні знімки оточення, а також записувати зразки зображень. Окрема камера узвозу буде захоплювати відео високої чіткості безпосередньо перед посадкою;
– Детектор радіаційної оцінки буде вимірювати випромінювання, щоб ми могли бачити, чи зможе людина коли-небудь благополучно відвідати Марс, – або якщо там може існувати яка-небудь інша життя.
Але давайте будемо чесними: найкрутішою частиною Наукової лабораторії Марса, ймовірно, є хімічна камера, яка використовує лазерні імпульси для випаровування тонких шарів матеріалу з марсіанських порід або ґрунтових об’єктів до 7 метрів. Вона визначить, які атоми реагують на промінь, а телескоп показує, що висвітлює лазер. Вони допоможуть вченим визначити, що саме вони хотіли б дослідити. Крім цього, це просто супер, що на роботах на Марсі є лазери.
