Otvoriť hlavné menu

Mars Science Laboratory (MSL), od roku 2009 nazývané aj Curiosity, je vozidlo americkej NASA určené pre prieskum povrchu Marsu. MSL je doteraz najkomplexnejšou a najväčšou kozmickou sondou vyslanou na planétu Mars. Priviezlo viac vedeckých prístrojov ako ktorákoľvek iná misia na Mars predtým, a to vrátane nástrojov a vybavenia, ktoré na mieste umožnia analýzu práškov vyvŕtaných z hornín. Bude skúmať aj možnosť mikrobiálneho života v minulosti alebo prítomnosti Marsu. Prístroje pre vozidlo poskytnú vedecké organizácie Spojených štátov, Kanady, Nemecka, Francúzska, Ruska a Španielska.

2003-027A – Mars Science Laboratory
Msl20110526 MSL Artist Concept PIA14164-full.jpg
Prevádzkovateľ:NASA – JPL
Výrobca:NASA – JPL
Typ misie: planetárna sonda – vozidlo
Dátum štartu:26. november 2011
Kozmodróm:Cape Canaveral Air Force Station
Nosná raketa:Atlas V
NSSDC ID:2003-027A
Hmotnosť:900 kg
uprav

Očakávaná životnosť vozidla MSL bola aspoň jeden marťanský rok (685 pozemských dní), čo umožní preskúmať územie o väčšej rozlohe ako boli schopné predchádzajúce vozidla. Celkové náklady projektu boli vyčíslené na 2,3 miliardy USD.

Štart nosnej rakety Atlas V541 a začatie letu k Marsu sa uskutočnilo 26. novembra 2011 o 16:02 SEČ. K úspešnému pristátiu na Marse došlo 6. augusta 2012 o 7:17 SELČ.

Projekt MSL je riadený Jet Propulsion Laboratory sídliacej v kalifornskej Pasadene.

Ciele misieUpraviť

 
Mars Exploration Rover, Mars Pathfinder a Mars Science Laboratory.

MSL má štyri ciele: Zistiť, či vôbec niekedy boli na Marse podmienky vhodné pre vznik života, charakterizovať klímu Marsu, charakterizovať geológiu Marsu, a pripraviť prieskum planéty ľuďmi. Tieto základné ciele budú dosiahnuté pomocou MSL. Má osem konkrétnych vedeckých cieľov:

  • Zistenie povahy a množstva organických uhlíkových zlúčenín
  • Hľadanie chemických stavebných kameňov života: uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor a síra
  • Identifikácia prvkov, ktoré sa môžu účastniť biologických procesov
  • Zistenie chemického, izotopového a mineralogického zloženia povrchu Marsu
  • Zistenie procesov, ktoré vytvorili a upravili horniny a pôdy
  • Stanovenie vývoja atmosféry Marsu počas posledných 4 miliárd rokov
  • Zistenie súčasného stavu, distribúcie a kolobehu vody a oxidu uhličitého
  • Meranie širokého spektra povrchového žiarenia, vrátane galaktického žiarenia, kozmického žiarenia, solárnych protónov a sekundárnych neutrónov

Konštrukcia a vybavenieUpraviť

 
Porovnanie veľkostí Mars Exploration Rover, modulu Phoenix, Mars Pathfinder a Mars Science Laboratory

Rozmery a hmotnosťUpraviť

MSL má dĺžku 3 m (bez robotickej ruky), šírku 2,7 m a výšku po vrchol stožiaru 2,2 metra. Vpredu má umiestnenú 1,9 metra dlhú robotickú ruku s 30 kg otočnou hlavicou obsahujúcou prístroje. Celkovo váži rover 900 kg, z toho takmer 80 kg tvoria vedecké prístroje. Veľkosťou bude odpovedať automobilu Mini Cooper. Pre porovnanie Mars Exploration Rover majú dĺžku 1,6 m a vážia 174 kg, vrátane 6,8 kg vedeckých prístrojov.

 
MSL počas preletu k Marsu

RýchlosťUpraviť

Rover MSL je schopný prejsť prekážky vysoké 75 cm. Umožňuje mu to šestica kolies, každé s priemerom 0,5 metra. Maximálna rýchlosť posunu terénom je odhadovaná na 90 m za hodinu. Ale priemerná rýchlosť posunu môže byť asi 30 m za hodinu, v závislosti na výkone, náročnosti terénu, sklzu, a viditeľnosti. Očakáva sa, že MSL urazí počas svojej dvojročnej misie minimálne 19 km.

Napájací zdrojUpraviť

 
Schéma komponentov plánovaného roveru

MSL bude poháňaný rádioizotopovým termoelektrickým generátorom (MMRTG), ktorý je vylepšenou verziou podobného generátora RTG úspešne použitého na sondách Viking 1 a Viking 2 v roku 1976. Slnečná energia nie je efektívny zdroj pre operácie na povrchu Marsu, pretože solárne panely nemusia účinne fungovať vo vysokých zemepisných šírkach Marsu, v zatienených oblastiach alebo v prašných podmienkach. Okrem toho slnečnú energiu neposkytujú v noci, a tým obmedzujú schopnosť roveru udržiavať stálu teplotu a tým znižujú priemernú dĺžku života elektroniky. MMRTG poskytuje spoľahlivý, stály výkon cez deň aj v noci, odpadové teplo sa dá použiť na zahriatie systémov a uvoľňovanie elektrickej energie pre prevádzku vozidla a nástrojov. Jeho teoretická životnosť by mala byť minimálne 14 rokov. MMRTG má rozmery 64 x 66 cm a hmotnosť 45 kg, je umiestnený v zadnej časti vozidla.

Heat Rejection SystemUpraviť

Niektoré citlivé prístroje musia mať stálu teplotu. Použitím tekutiny čerpanej prostredníctvom 200 metrov rúrok v tele MSL budú citlivé súčasti udržované pri stálych teplotách. Teploty v oblasti, kde by mohol MSL pristáť, sa môžu meniť od 30 do −127 °C. Ohrievače boli položené vedľa niektorých komponentov a prebytočné teplo od MMRTG je odvedené pomocou HRS k týmto ohrievačom. HRS môže tiež chladiť komponenty podľa potreby.

PočítačeUpraviť

 
Prázdne telo a podvozok roveru

Dva identické počítače na palube roveru sú nazývané angl. Rover Electronics Module (REM), obsahujú pamäte schopné vydržať extrémne prostredie a žiarenie. Každá pamäť počítača zahrnuje 256 kB EEPROM, 256 MB DRAM a 2 GB flash pamäte. To je porovnateľné s 3 MB EEPROM, 128 MB DRAM, a 256 MB flash pamäte používanej v Mars Exploration Rover.

REM používajú počítače s procesorom RAD750, ktorý je nástupcom RAD6000 CPU použitého v Mars Exploration Rovers. RAD750 procesor je schopný výkonu až 400 MIPS, zatiaľ čo RAD6000 procesor je schopný len 35 MIPS.

 
Robotické rameno roveru s otočnou hlavicou s prístrojmi

Rover má inerciálnu meraciu jednotku (IMU), ktorá poskytuje 3-osé informácie o jeho pozícii, používanej pri navigácii roveru. Počítače roveru neustále sledujú svoje vlastné systémy na udržanie prevádzky vozidla, napríklad reguláciu teploty roveru. Aktivity ako fotografovanie, riadenie a prevádzku nástrojov sú vykonávané sekvenciami príkazov, ktoré sú odoslané zo Zeme k roveru. V prípade problémov s hlavným počítačom má vozidlo záložný počítač, ktorý môže prevziať kontrolu a pokračovať v misii.

Vedecké vybavenieUpraviť

  • Mastcam – systém dvoch dvojmegapixelových kamier umiestnených na stožiari roveru, umožňujú zobrazovať okolie roveru vo veľkých detailoch a dokonca v pohybe, ľavá kamera je širokouhlá, pravá má teleobjektív
  • ChemCam – spektroskopická kamera s pulzným infračerveným laserom, umožňuje diaľkovú chemickú analýzu objektov
  • APXS – röntgenový spektrometer umiestnený na robotickej ruke vozidla
  • MAHLI – kamera umiestnená na otočnej hlave robotickej ruky, slúži ako digitálna lupa a vďaka LED diódam môže pracovať aj v noci
  • CheMin – chemické a mineralogické laboratórium využívajúce meranie röntgenovej difrakcie a fluorescencie
  • SAM – analyzátor vzoriek využívajúci integrovaný plynový chromatograf a laserový spektrometer
  • REMS – meteorologická stanica, španielsky prístroj
  • RAD – detektor radiácie
  • DAN – neutrónový detektor vodíku, ruský prístroj
  • MARDI – zostupová vysokorozlišujúca kamera zaznamenavajúca pristátie roveru
 
Raketa Atlas V.

Nosná raketaUpraviť

MSL bol vypustený pomocou rakety Atlas V. Tento nosič bol použitý aj na vynesenie sond Mars Reconnaissance Orbiter a New Horizons. Konkrétne MSL bol vypustený pomocou rakety Atlas V 541, ktorá je schopná vyniesť 8 672 kg na geostacionárnu obežnú dráhu. Štartovacia fáza misie začala, keď sonda MSL prešla na vnútorný zdroj na odpaľovacej rampe a skončila, keď sa sonda MSL oddelila od rakety.

Priebeh letuUpraviť

Sonda Curiosity úspešne vyštartovala pomocou nosnej rakety Atlas V541 z Mysu Canaveral 26. novembra 2011 o 16:02 SEČ. Počas preletu k Marsu vykonala 4 motorické korekcie dráhy, ktoré upravili jej trajektóriu kvôli presnejšiemu pristátiu na Marse.

 
Snímka zo sondy MRO zachytávajúca miesto pristátia Curiosity

Dňa 6. augusta 2012 o 05:17:39 UTC vozidlo úspešne pristálo v kráteri Gale.[1].

Pristávací systémUpraviť

Pristátie veľkej sondy na Marse je ťažká úloha: Atmosféra je veľmi hustá na použitie rakiet používaných na silné brzdenie, ale príliš riedka na použitie padákov. Aj keď niektoré predchádzajúce misie použili na pristátie airbagy a brzdili až na povrchu, MSL je pre túto voľbu príliš veľký. Preto bol pre MSL vyvinutý nový spôsob pristátia, ktorý nebol dovtedy nikdy odskúšaný v reálnych podmienkach. Jeho najinovatívnejšou fázou je tzv. aktívny zostup, ktorý zabezpečí raketový pristávací žeriav (nazývaný aj „nebeský žeriav – skycrane“). Pod ním bude umiestnený samotný rover, ktorý sa z neho po dostatočnom zbrzdení z určitej výšky spustí na lanách priamo na povrch.

 
MSL pristávacia schéma pre vstup do vonkajšej atmosféry

Pre zostup MSL bola v presnom poradí použitá kombinácia niekoľkých systémov, podľa nich možno celú operáciu rozdeliť na štyri fázy:

 
MSL pristávacia schéma pre zostup padákom, zbrzdený vstup, a pristátie sky crane

Navigovaný vstup do atmosféryUpraviť

MSL sa priblížil k cieľovému bodu na povrch Marsu pomocou presného systému pre „priblíženie, prelet a pristátie (EDL)“, ktorý využíval skúseností z modulov Apollo: na korekciu dráhy sa využíval vztlakový efekt pri prelete atmosférou. Rozloženie vztlakových síl po povrchu modulu a následné účinky na smer letu sa regulovali zmenou polohy ťažiska voči ose vztlakového povrchu, a to pomocou pohyblivých závaží.

 
Záber zo zostupovej kamery MARDI zachytávajúci oddelenie tepelného štítu

Navigačný systém nasmeroval sondu k zvolenému cieľovému bodu s presnosťou do 10 km, teda do pristávacej elipsy s dĺžkou hlavnej osi max 20 km. Pre porovnanie, MER vozidlá Spirit a Opportunity pristávali do elíps s dĺžkou 150 km.

 
Pristávanie pomocou raketového "nebeského žeriavu"

Hlavným zdrojom nepresnosti bol prelet a brzdenie v atmosfére. Pre ďalšie spresnenie dráhy letu a zacielenie boli k dispozícii tiež štyri páry trysiek Reaktívneho riadiaceho systému (RCS), každý pár s ťahom cca 500 N.

Vozidlo je pri prelete vesmírom aj následnom zostupe atmosférou Marsu chránené tepelným štítom.

Zostup padákomUpraviť

Podobne ako Viking, Mars Pathfinder aj Mars Exploration Rovers, tiež MSL bol spomalený veľkým padákom. Po riadenom vstupe do atmosféry, kedy bola kapsula spomalená na Mach 2, boli odhodené vyvažovacie závažia a bol otvorený padák pre nadzvukové rýchlosti. Po niekoľkých sekundách sa od zostavy oddelil teraz už nepotrebný 4,5 metrový tepelný štít, ktorý dopadol na povrch.

Aktívny zostupUpraviť

Asi minútu na to sa vozidlo s pristávacím žeriavom odpojilo od aerodynamického štítu s padákom a vypadlo z neho: Následné ďalšie brzdenie umožnili hydrazínové raketové motory žeriavu. Trysky boli na koncoch ramien okolo žeriavu, ktorý niesol vozidlo pod sebou. Pristávací žeriav pomocou radaru meral výšku a zostupovú rýchlosť a podľa nej aktívne menil ťah motorov. Táto fáza zostupu potrvala necelú minútu.

 
Jeden z prvých záberov po pristátí v kráteri Gale, v pozadí sa vypína hora Mount Sharp

Pristávacia fázaUpraviť

Samotné pristátie bolo mäkké. Vozidlo sa spustilo z pristávacieho žeriavu priamo na kolesá káblom a lanami dlhými približne 7,5 m: Dole sa po dobu 2 s uisťovalo o polohe na pevnej zemi, potom kábel odpálilo malými náložami. Žeriav počas toho času "levitoval" na plameňoch. Po odpojení odletel čo najďalej, kde havaroval. Pojazdné laboratórium sa mohlo rovno vydať na prieskum Marsu. Plánované pristátie s pomocou „nebeského žeriavu“ bolo najinovatívnejším technologickým príspevkom misie Curiosity a nikdy predtým nebolo použité pri reálnej misii.

Po pristátíUpraviť

Na Zemi bola informácia o dosadnutí potvrdená o 5:32 UTC. Krátko na to dorazili aj prvé snímky z miesta pristátia. Postupne sa preveroval stav systémov roveru po pristátí a na Zem boli priebežne posielané aj ďalšie snímky. Na druhý deň (sol 1) rover vyklopil vysokoziskovú anténu a na Zem odoslal záznam zo zostupovej kamery MARDI, na ktorom bolo prvýkrát v histórii zachytené pristávanie kozmickej sondy na Marse z pohľadu samotného roveru. Na ďalší deň (sol 2) bol vyklopený aj stožiar roveru a navigačné kamery na ňom umiestnené začali snímať 360° panorámu okolia miesta pristátia.

ReferencieUpraviť

  1. PAVLOVIĆ, Pavle. NASA Lands Car-Size Rover Beside Martian Mountain [online]. Jet Propulsion Laboratory, 08.06.2012, [cit. 2012-06-08]. Dostupné online. (anglicky)

Iné projektyUpraviť

Externé odkazyUpraviť

ZdrojUpraviť

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Mars Science Laboratory na českej Wikipédii.