Главная » Ландшафтный дизайн » Марсоход curiosity работает. Марсоход «Кьюриосити»

Марсоход curiosity работает. Марсоход «Кьюриосити»

NASA запустила к Красной планете очередной марсоход. В отличие от проектов, связанных с этой планетой в нашей стране, американским исследователям удается довольно успешно осуществлять такие миссии. Напомним, российский аналог Curiosity – Фобос-Грунт потерпел фиаско из-за ошибки в программном обеспечении при выходе на околоземную орбиту.

Задачи миссии Curiosity. Curiosity это не просто марсоход. Проект осуществляется в рамках миссии Mars Science Laboratory и является платформой, на которой установлено множество научного оборудования, которое готовилось для решения нескольких задач.

Первая задача, которая стоит перед Curiosity, не оригинальна – поиск жизни на этой суровой планете. Для этого марсоходу нового поколения нужно будет обнаружить и изучить природу органических углеродных соединений. Найти такие вещества как водород, азот, фосфор, кислород, углерод и серу. Наличие таких веществ позволяет предположить о предпосылках зарождения жизни.

Кроме того, на Curiosity возлагают и другие задачи. Марсоход с помощью своего оборудования должен будет передать сведения о климате и геологии планеты, а так же провести подготовку к высадке человека.

Характеристики марсохода Curiosity. Curiosity имеет 3 метра в длину и 2,7 метра в ширину. Он оснащен шестью 51-см колесами. Каждое колесо работает от автономного электродвигателя. Передние и задние колеса помогут марсоходу повернуть в нужное направление. Благодаря особой конструкции и оптимальному диаметру, Curiosity способен преодолевать препятствие высотой 75 см и разгоняться до 90 метров в час.

Питание марсохода осуществляется за счет миниреактора. Заложенного в него плутония-238 хватит на 14 лет работы. От солнечных батарей решили отказаться из-за проблемы большого запыления атмосферы Марса.

Полет и посадка марсохода Curiosity. В качестве места посадки марсохода Curiosity был выбран кратер Гейла. Довольно ровное место, которое не должно преподнести проблемы.

На геостационарную орбиту марсоход вывела двухступенчатая ракета Atlantis-5 541. Откуда станция проследует до Марса. И тут начнется очень интересный момент – посадка Curiosity.

Атмосфера Марса довольна сложна. Ее плотные слои не позволяют посадочным двигателям корректировать этот процесс. Из-за чего была разработана довольно интересная технология, которая должна обойти эти трудности.

Во время входа в атмосферу Curiosity будет находиться в сложенном виде внутри специальной защитной капсулы. От высоких температур при вхождении в плотные слои атмосферы на большой скорости ее будет защищать специальное покрытие из углеродных волокон, пропитанных фенолформальдегидной смолой.

В плотной атмосфере Марса скорость аппарата снизится с 6 км/c до двукратной скорости звука. Сбрасываемые балласты откорректируют положение капсулы. Теплозащитное “покрывало” отстрелится и при скорости 470 м/c раскроется сверхзвуковой парашют.

При прохождении высоты 3,7 км над планетой, должна запуститься фотокамера, установленная в нижней части марсохода. Она снимет поверхность планеты, кадры высокой точности помогут избежать проблем с тем местом, куда Curiosity должен сесть.

Все это время парашют выполнял функцию тормоза, и на высоте 1,8 км над Красной планетой, марсоход отделяется от спускаемой установки, и дальнейшее снижение будет происходить при помощи платформы, которая снабжена посадочными двигателями.

Двигатели с переменной тягой корректируют положение платформы. В этот момент Curiosity должен успеть разложиться и подготовиться к посадке. Для того, чтоб этот процесс получился довольно плавным, была придумана еще одна технология – “летучий кран”.

“Летучий кран” это 3 троса, которые плавно опустят марсоход к поверхности планеты в то время как, платформа будет парить на высоте 7,5 метров.

Оборудование марсохода Curiosity. На марсоходе Curiosity установлено большое количество научного оборудования. Среди них есть и прибор, который разработали российские специалисты. Марсоход оснащен роботизированной рукой, которая довольно чувствительна. В нее вмонтированы бур, лопатка и другое оборудование, которое позволит собирать грунт и образцы пород.

На марсоходе установлено 10 приборов о некоторых из них, мы расскажем ниже.

MastCam – это камера, расположенная на высокой мачте над марсоходом. Она является глазами операторов, которые получая картинку на Земле, будут управлять аппаратом.

SAM – это масс-спектрометр, лазерный спектрометр и газовый хроматограф “в одном флаконе”, которые позволяют вести анализ проб грунта. Именно SAM должен найти органические соединения, азот, кислород и водород.

Роботизированная рука должна доставлять пробы в специальное место, на марсоходе, где их будет исследовать прибор SAM.

CheMin – еще один прибор для анализа пород. Он определяет химические и минеральные соединения.

CheCam – это самое интересное оборудование на борту марсохода Curiositi. Если говорить по-простому, то это лазер, которые способен растопить образцы грунта или скальных пород на расстоянии 9 метров от марсохода и исследовав пары, должен определить их структуру.

APXS – спектрометр который облучая образцы рентгеновским излучением и альфа-частицами сможет идентифицировать их. APXS располагается на роботизированной руке марсохода.

DAN – прибор разработанный нашими соотечественниками. Он способен определить наличие воды или льда даже на небольшой глубине под поверхностью планеты.

RAD – определит наличие радиоактивного излучения на планете.

REMS – чувствительная метеостанция на борту Curiosity.

Марсоход Curiosity это амбициозный проект человечества, который выведет нас на новый уровень изучения Марса. Посадка и изучение Красной планетой этим аппаратом, поможет ответить на два вопроса, которые давно не дают покоя человечеству: есть ли жизнь на Марсе и возможно ли колонизировать эту планету в ближайшем будущем.

Перед нами пустыня, голая и безжизненная. Горизонт обозначен кромкой кратера, в центре поднимается пятикилометровая вершина.

Перед нами пустыня, голая и безжизненная. Горизонт обозначен кромкой кратера, в центре поднимается пятикилометровая вершина. Прямо у наших ног блестят колеса и панели марсохода. Не пугайтесь: мы в Лондоне, где уникальная Обсерватория данных позволяет геологам перенестись в марсианскую пустыню и работать бок о бок с Curiosity, самым сложным роботом, который когда-либо отправлялся в космос.
Светящаяся на мониторах панорама составлена из кадров, присланных марсоходом на Землю. Голубое небо не должно обманывать: на Марсе оно тускло-желтое, но человеческому глазу привычнее оттенки, которые создаются светом, рассеянным нашей земной атмосферой. Поэтому снимки проходят обработку и отображаются в ненатуральных цветах, позволяя спокойно рассмотреть каждый камешек. «Геология - наука полевая, - объяснил нам профессор Имперского колледжа Лондона Санджев Гупта. - Мы любим пройтись по земле с молотком. Налить кофе из термоса, рассмотреть находки и отобрать самое интересное для лаборатории». На Марсе нет ни лабораторий, ни термосов, зато туда геологи отправили Curiosity, своего электронного коллегу. Соседняя планета интригует человечество давно, и чем больше мы ее узнаем, чем чаще обсуждаем будущую колонизацию, тем серьезнее основания для этого любопытства.

Когда-то Земля и Марс были очень похожи. Обе планеты имели океаны жидкой воды и, видимо, достаточно простой органики. И на Марсе, как на Земле, извергались вулканы, клубилась густая атмосфера, однако в один несчастливый момент что-то пошло не так. «Мы стараемся понять, каким было это место миллиарды лет назад и почему оно настолько изменилось, - сказал профессор геологии из Калифорнийского технологического института Джон Грётцингер в одном из интервью. - Мы полагаем, что там была вода, но не знаем, могла ли она поддерживать жизнь. А если могла, то поддерживала ли. Если и так, то неизвестно, сохранились ли хоть какие-то свидетельства в камнях». Выяснить все это и предстояло геологу-марсоходу.

Curiosity регулярно и тщательно фотографируется, позволяя осмотреть себя и оценить общее состояние. Это «селфи» составлено из снимков, сделанных камерой MAHLI. Она расположена на трехсуставном манипуляторе, который при объединении снимков оказался почти не виден. В кадр не попали находящиеся на нем ударная дрель, ковшик для сбора рыхлых образцов, сито для их просеивания и металлические щеточки для очистки камней от пыли. Не видны также камера для макросъемки MAHLI и рентгеновский спектрометр APXS для анализа химического состава образцов.
1. Мощным системам ровера солнечных батарей не хватит, и питание ему обеспечивает радиоизотопный термоэлектрогенератор (РИТЭГ). 4,8 кг диоксида плутония-238 под кожухом ежедневно поставляют 2,5 КВт·ч. Видны лопасти охлаждающего радиатора.
2. Лазер прибора ChemCam выдает по 50−75 наносекундных импульсов, которые испаряют камень на расстоянии до 7 м и позволяют анализировать спектр получившейся плазмы, чтобы установить состав цели.
3. Пара цветных камер MastCam ведет съемку через различные ИК-светофильтры.
4. Метеостанция REMS следит за давлением и ветром, температурой, влажностью и уровнем ультрафиолетового излучения.
5. Манипулятор с комплексом инструментов и приборов (не виден).
6. SAM - газовый хроматограф, масс-спектрометр и лазерный спектрометр
для установления состава летучих веществ в испаряемых образцах и в атмосфере.
7. CheMin выясняет состав и минералогию измельченных образцов по картине дифракции рентгеновских лучей.
8. Детектор радиации RAD заработал еще на околоземной орбите и собирал данные на протяжении всего перелета к Марсу.
9. Детектор нейтронов DAN позволяет обнаруживать водород, связанный в молекулах воды. Это российский вклад в работу марсохода.
10. Кожух антенны для связи со спутниками Mars Reconnaissance Orbiter (около 2 Мбит/с) и Mars Odyssey (около 200 Мбит/с).
11. Антенна для прямой связи с Землей в Х-диапазоне (0,5−32 кбит/с).
12. Во время спуска камера MARDI вела цветную съемку с высоким разрешением, позволив детально рассмотреть место посадки.
13. Правая и левая пары черно-белых камер Navcams для построения 3D-моделей ближайшей местности.
14. Панель с чистыми образцами позволяет проверить работу химических анализаторов марсохода.
15. Запасные биты для дрели.
16. В этот лоток ссыпаются подготовленные образцы из ковшика для изучения макрокамерой MAHLI или спектрометром APXS.
17. 20-дюймовые колеса с независимыми приводами, на титановых пружинящих спицах. По следам, оставленным рифлением, можно оценить свойства грунта и следить за движением. Рисунок включает буквы азбуки Морзе - JPL.

Начало экспедиции

Свирепый Марс - несчастливая цель для космонавтики. Начиная с 1960-х к нему отправилось почти полсотни аппаратов, большинство из которых разбилось, отключилось, не сумело выйти на орбиту и навсегда сгинуло в космосе. Однако усилия не были напрасны, и планету изучали не только с орбиты, но даже с помощью нескольких планетоходов. В 1997 году по Марсу проехался 10-килограммовый Sojourner. Легендой стали близнецы Spirit и Opportunity: второй из них героически продолжает работу уже больше 12 лет подряд. Но Curiosity - самый внушительный из них, целая роботизированная лаборатория размером с автомобиль.

6 августа 2012 года спускаемый модуль Curiosity выбросил систему парашютов, которые позволили ему замедлиться в разреженной атмосфере. Сработали восемь реактивных двигателей торможения, и система тросов осторожно опустила марсоход на дно кратера Гейла. Место посадки было выбрано после долгих споров: по словам Санджева Гупты, именно здесь нашлись все условия для того, чтобы лучше узнать геологическое - видимо, весьма бурное - прошлое Марса. Орбитальные съемки указали на наличие глин, появление которых требует присутствия воды и в которых на Земле неплохо сохраняется органика. Высокие склоны горы Шарпа (Эолиды) обещали возможность увидеть слои древних пород. Довольно ровная поверхность выглядела безопасной. Curiosity успешно вышел на связь и обновил программное обеспечение. Часть кода, использовавшегося при перелете и посадке, заменилась новой - из космонавта марсоход окончательно стал геологом.
Год первый: cледы воды

Вскоре геолог «размял ноги» - шесть алюминиевых колес, проверил многочисленные камеры и протестировал оборудование. Его коллеги на Земле рассмотрели точку посадки со всех сторон и выбрали направление. Путь до горы Шарпа должен был занять около года, и за это время предстояло немало работы. Прямой канал связи с Землей не отличается хорошей пропускной способностью, но каждый марсианский день (сол) над марсоходом пролетают орбитальные аппараты. Обмен с ними происходит в тысячи раз быстрее, позволяя ежедневно передавать сотни мегабит данных. Ученые анализируют их в Обсерватории данных, рассматривают снимки на экранах компьютеров, выбирают задачи на следующий сол или сразу на несколько и отправляют код обратно на Марс.
Работая практически на другой планете, многие из них вынуждены сами жить по марсианскому календарю и подстраиваться под чуть более длинные сутки. Сегодня для них - «солдня» (tosol), завтра - «солвтра» (solmorrow), а сутки - просто сол. Так, спустя 40 солов Санджев Гупта выступил с презентацией, на которой объявил: Curiosity движется по руслу древней реки. Мелкая, обточенная водой каменная галька указывала на течение со скоростью около 1 м/с и глубину «по щиколотку или по колено». Позднее были обработаны и данные с прибора DAN, который для Curiosity изготовила команда Игоря Митрофанова из Института космических исследований РАН. Просвечивая грунт нейтронами, детектор показал, что до сих пор на глубине в нем сохраняется до 4% воды. Это, конечно, суше, чем даже в самой сухой из земных пустынь, но в прошлом Марс все-таки был полон влаги, и марсоход мог вычеркнуть этот вопрос из своего списка.

В центре кратера
64 экрана высокого разрешения создают панораму охватом 313 градусов: Обсерватория данных KPMG в Имперском колледже Лондона позволяет геологам перенестись прямо в кратер Гейла и работать на Марсе почти так же, как на Земле. «Посмотрите поближе, вот здесь тоже следы воды: озеро было довольно глубоким. Конечно, не таким, как Байкал, но достаточно глубоким», - иллюзия была настолько реальной, что казалось, будто профессор Санджев Гупта перепрыгивал с камня на камень. Мы посетили Обсерваторию данных и пообщались с ученым в рамках мероприятий Года науки и образования Великобритании и России - 2017, организованного Британским советом и посольством Великобритании.
Год второй: cтановится опаснее

Свой первый юбилей на Марсе Curiosity встретил празднично и сыграл мелодию «С днем рожденья тебя», меняя частоту вибраций ковшика на своем тяжелом 2,1-метровом манипуляторе. Ковшиком «роборука» набирает рыхлый грунт, ровняет, просеивает и ссыпает немного в приемники своих химических анализаторов. Бур с полыми сменными битами позволяет работать с твердыми породами, а податливый песок марсоход может разворошить прямо колесами, открыв для своих инструментов внутренние слои. Именно такие эксперименты вскоре принесли довольно неприятный сюрприз: в местном грунте обнаружилось до 5% перхлоратов кальция и магния.

Вещества это не только ядовитые, но и взрывчатые, а перхлорат аммония и вовсе используется как основа твердого ракетного топлива. Перхлораты уже обнаруживались в месте посадки зонда Phoenix, однако теперь выходило, что эти соли на Марсе - явление глобальное. В ледяной бескислородной атмосфере перхлораты стабильны и неопасны, да и концентрации не слишком высоки. Для будущих колонистов перхлораты могут стать полезным источником топлива и серьезной угрозой здоровью. Но для геологов, работающих с Curiosity, они способны поставить крест на шансах обнаружить органику. Анализируя образцы, марсоход нагревает их, а в таких условиях перхлораты быстро разлагают органические соединения. Реакция идет бурно, с горением и дымом, не оставляя различимых следов исходных веществ.

Год третий: у подножия

Однако и органику Curiosity обнаружил - об этом было объявлено позже, после того как на 746-й сол, покрыв в общей сложности 6,9 км, марсоход-геолог добрался до подножия горы Шарпа. «Получив эти данные, я сразу подумал, что нужно все обязательно перепроверить», - сказал Джон Грётцингер. В самом деле, уже когда Curiosity работал на Марсе, выяснилось, что некоторые земные бактерии - такие как Tersicoccus phoenicis - устойчивы к методам уборки чистых комнат. Подсчитали даже, что к моменту запуска на марсоходе должно было остаться от 20 до 40 тыс. устойчивых спор. Никто не может поручиться, что какие-то из них не добрались с ним до горы Шарпа.

Для проверки датчиков имеется на борту и небольшой запас чистых образцов органических веществ в запаянных металлических контейнерах - можно ли стопроцентно уверенно сказать, что они остались герметичными? Однако графики, которые предъявили на пресс-конференции в NASA, сомнений не вызывали: за время работы марсианский геолог зафиксировал несколько резких - сразу в десять раз - скачков содержания метана в атмосфере. Этот газ вполне может иметь и небиологическое происхождение, но главное - когда-то он мог стать источником более сложных органических веществ. Следы их, прежде всего хлорбензол, обнаружились и в грунте Марса.
Годы четвертый и пятый: живые реки

К этому времени Curiosity пробурил уже полтора десятка отверстий, оставив вдоль своего пути идеально круглые 1,6-сантиметровые следы, которые когда-нибудь обозначат туристический маршрут, посвященный его экспедиции. Электромагнитный механизм, заставлявший дрель совершать до 1800 ударов в минуту для работы с самой твердой породой, вышел из строя. Однако изученные выходы глин и кристаллы гематита, слои силикатных шпатов и прорезанные водой русла открывали уже однозначную картину: некогда кратер был озером, в которое спускалась ветвящаяся речная дельта.

Камерам Curiosity теперь открывались склоны горы Шарпа, сам вид которых оставлял мало сомнений в их осадочном происхождении. Слой за слоем, сотнями миллионов лет вода то прибывала, то отступала, нанося породы и оставляя выветриваться в центре кратера, пока не ушла окончательно, собрав целую вершину. «Там, где сейчас возвышается гора, когда-то был бассейн, время от времени заполнявшийся водой», - пояснил Джон Грётцингер. Озеро стратифицировалось по высоте: условия на мелководье и на глубине различались и температурой, и составом. Теоретически это могло обеспечить условия для развития разнообразных реакций и даже микробных форм.

Цвета на трехмерной модели кратера Гейла соответствуют высоте. В центре расположена гора Эолида (Aeolis Mons, 01), которая на 5,5 км возвышается над одноименной равниной (Aeolis Palus, 02) на дне кратера. Отмечено место посадки Curiosity (03), а также долина Фарах (Farah Vallis, 04) - одно из предполагаемых русел древних рек, впадавших в ныне исчезнувшее озеро.
Путешествие продолжается

Экспедиция Curiosity далеко не закончена, да и энергии бортового генератора должно хватить на 14 земных лет работы. Геолог остается в пути уже почти 1750 солов, преодолев больше 16 км и поднявшись по склону на 165 м. Насколько могут заглянуть его инструменты, выше по‑прежнему видны следы осадочных пород древнего озера, но как знать, где они кончаются и на что еще укажут? Робот-геолог продолжает восхождение, а Санджев Гупта и его коллеги уже выбирают место для посадки следующего. Несмотря на гибель спускаемого зонда Schiaparelli, орбитальный модуль TGO в прошлом году благополучно вышел на орбиту, запустив первый этап европейско-российской программы «Экзомарс». Марсоход, который должен стартовать в 2020 году, станет следующим.

Российских приборов в нем будет уже два. Сам робот примерно вдвое легче Curiosity, зато его бур сможет забирать пробы с глубины уже до 2 м, а комплекс приборов Pasteur включит инструменты для прямого поиска следов прошлой - или даже сохранившейся до сих пор - жизни. «У вас есть заветное желание, находка, о которой вы особенно мечтаете?» - спросили мы профессора Гупту. «Безусловно, есть: окаменелость, - ученый ответил не раздумывая. - Но это, конечно, вряд ли произойдет. Если жизнь там и была, то только какие-нибудь микробы… Но ведь, согласитесь, это стало бы чем-то невероятным».

Текст Паоло прислал объемный, так что мы разделили ответы напополам, и вторую часть опубликует сам переводчик. Поэтому можете его поблагодарить сейчас, а сможете и позже, когда он закончит работу над второй частью и выложит ее.
В квадратных скобках примечания переводчика.
Полный английский текст я выложил на гуглодоке и кто желает, может обратиться к нему, но, поверьте, в этом нет необходимости ибо перевод отличный.

Итак, начнем наше интервью:

В: Каков ваш рабочий график?
О: После первых 90 дней, в течение которых мы жили по Марсианскому времени, мы перешли на обычное расписание. Обычно рабочий день продолжается с 8 утра до 8 вечера по Тихоокеанскому Стандартному Времени (PST). Работаем мы каждый день, включая субботу и воскресенье, но отдыхали, например, на День благодарения и Рождество. Перед праздниками мы заранее приготовили команды на несколько дней вперед, так что нам удалось побыть дома, а вот роверу пришлось работать без перерыва. Скоро мы перейдем на 6-дневную рабочую неделю, а после противостояния Марса [момента, когда Солнце оказывается точно на линии между Землей и Марсом, будет в апреле ] перейдем, скорее всего, на обычную пятидневную. Хотя ровер по-прежнему будет работать каждый день, у него выходных нет:-(

[Паоло отзывается о марсоходе в женском роде - she - видимо по аналогии с кораблями, к которым в английском языке тоже применяют это местоимение. Хотя сейчас они ее уже практически одушевляют и относятся не как к кораблю, а как к девочке:)

Двери лифта в JPL NASA.

Поскольку для русской аудитории это непривычно, я буду использовать местоимение «он» - марсоход ]

В: Как проверяется/отлаживается код для программы движения на следующий день? Сколько людей проверяют код перед отправкой? Применяются ли эмуляторы для проверки программы движения перед отправкой на марсоход? Что делают, если находят ошибки в отправленной программе движения?
О: Замечательные вопросы! Для подготовки команд мы используем программное обеспечение, специально разработанное для этих целей в JPL. У нас есть специализированный редактор под названием RoSE (Robot Sequence Editor - редактор последовательностей [действий ] робота), который находит самые простые ошибки - опечатки в названиях команд, ошибки диапазона значений параметров, и так далее. К редактору подключен симулятор, который называется Hyperdrive. Он получает изображения, которые были сделаны в предыдущие Солы, и показывает трехмерное изображение окружающей ровер местности. Потом симулятор получает список команд и показывает, что будет делать марсоход, и как он будет взаимодействовать с окружением. Также можно симулировать базовую телеметрию, например, местоположение и направление.

Для наиболее важных заданий, таких как сверление с помощью манипулятора, мы иногда используем опытный образец.

Когда нам кажется, что набор команд не содержит ошибок, мы передаем его для проверки другим водителям. Обычно в каждую смену работает по крайней мере три человека (специалист по вождению, специалист по использованию роботизированной руки и специалист по использованию инструментов), но иногда остается больше людей, и они все проверяют подготовленные команды. Во время смены у нас также проходят пять формальных проверок, которые проводятся группой из дюжины человек, причем не все из них - водители марсохода, так как во время ежедневной работы нам приходится задействовать различные инструменты, и нужно убедиться, что ни одна из команд не может повлечь за собой отказ оборудования, или, чего доброго, повреждение ровера. У нас также есть ПО для дополнительной проверки команд, и длинный список вещей, которые каждый раз нужно проверять.

Мы стараемся не совершать ошибок, но иногда они случаются, и довольно большая часть ПО на ровере должна проверять, что команды не бессмысленны, и что мы не пытаемся сделать какую-нибудь глупость вроде выстрела из лазера в сам марсоход. Так что, если даже мы и совершим ошибку здесь, на Земле, ровер на Марсе обнаружит ее.

В: Как проходит тестирование на земле (есть ли копия марсохода в пустыне на родной планете?)
О: У нас есть два аппарата. Первый называется VSTB (Vehicle Surface Testbed), и на него установлено все оборудование, включая камеры и руку, поэтому мы можем управлять им в точности так же, как и ровером на Марсе. Каждый раз, когда нам нужно обеспечить особую надежность программы, мы используем его. Вот тут - photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA15876 - есть его фото. Второй аппарат, который называется «пугало» (Scarecrow), оборудован только колесами и двигателем. Мы используем его для тестирования перемещения по различным типам поверхностей.

У нас в JPL также есть два полигона, один из них - в здании, называется он In-Situ Instrument Laboratory:

А другой - на открытом воздухе - Mars Yard, там мы можем провести больше тестов на движение.

(на 0:33 в кадре Паоло мелькает - кабель подтаскивает )

В мае 2012, перед посадкой ровера, мы отвозили Пугало в пустыню около Долины Смерти в Калифорнии, чтобы проверить, как он поведет себя на песке, так как нас беспокоило, что ровер мог приземлиться на песчаные дюны.

В: На чем тренируются программисты?
О: Мы учим друг друга. У кого-то есть опыт в управлении, кто-то помогал создавать ровер, кто-то участвовал в написании ПО. Поверьте, все это требует большого опыта и практики.

В: Планируется ли после выполнения ровером Curiosity всей запланированной программы исследований предоставить часть ресурсов и времени ровера (если на тот момент он будет работоспособен) в распоряжение студентов, для выполнения обучающих научных экспериментов?
О: На самом деле, над этой миссией работает огромное количество ученых и студентов различных университетов. Их задача - решать, какие эксперименты нам стоит провести, и следить за ходом их выполнения. Честно говоря, я не думаю, что мы когда-нибудь вообще закончим все наши эксперименты, так как их список постоянно пополняется - как только мы находим ответ на один из вопросов, у нас тут же появляются 10 других!

В: Есть ли в планах NASA посещение ровером мест посадки предыдущих аппаратов для исследования Марса? Большинство из них уже вышло из строя, но было бы интересно установить истинную причину на месте. Тем более фотографии этих некогда легендарных аппаратов имели бы очень высокую эстетическую, да и материальную ценность.
О: На настоящий момент, наша главная цель заключается в том, чтобы исследовать настолько большую часть планеты, насколько это вообще возможно, так что возвращаться туда, где мы уже побывали, было бы не очень полезно, даже если мы вернемся с бОльшим количеством инструментов. Понять причину, по которой наши старые роботы вышли из строя - задача все же менее важная, чем собрать новые научные данные. Так что, хоть я и разделяю ваше желание снова увидеть эти аппараты, я не думаю, что это случится в ближайшем будущем.

В: Как вы решаете проблему 7 минутной задержки сигнала? И является ли это большой проблемой?
О: Задержка сигнала из-за расстояния варьируется от 5 до 20 минут в одну сторону. Сейчас это время близко к максимальному, и составляет около 19 минут. Конечно, задержка слишком велика для того, чтобы мы могли управлять марсоходом в интерактивном режиме. Вдумайтесь - если вы увидите препятствие перед марсоходом, и сразу пошлете команду остановиться, то даже при наименьшей возможной задержке вы уже опоздаете на 10 минут! Поэтому мы и управляем им, посылая каждый день последовательность команд. К тому же, мы не могли бы управлять ровером в интерактивном режиме еще и потому, что Землю не всегда видно из кратера Гейла, в котором находится Curiosity. Ну и, наконец, даже если не принимать все это во внимание, позвонить роверу стоит довольно дорого - около $10000 в час!

Вообще, задержка перед получением данных обычно еще больше, так как мы передаем сигнал через спутники Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter. Обычно на то, чтобы получить с роверов данные, уходит не менее нескольких часов.

В: Есть ли какой-то инструмент или устройство, которого очень не хватает на «Кьюриосити» в вашей работе?
О: Больше научных приборов, более мощный компьютер, больше места для хранения данных, больше возможностей для их передачи, больше энергии, камеры более высокого разрешения, мачту повыше…

В: Бывали ли случаи, когда вы написали программу на день, но уже во время её исполнения, становилось ясно, что в работу программы закралась не критичная ошибка, которую уже поздно исправлять, а если не поздно то, как вы её исправляете?
О: Разумеется! На MER мы находили некоторые баги через годы после посадки. Один из критических багов был найден на марсоходе Spirit на 18й Сол, а другой мы нашли и вовсе в 2007 году, когда объезжали Кратер Виктория. У нас есть команда специалистов (включая и меня самого), которая анализирует телеметрию ровера. Каждый раз, когда мы находим нечто, что кажется нам странным, мы идем на тестовый стенд и пытаемся воссоздать условия и посмотреть, проявится ли проблема. Когда мы находим причину, мы можем либо изменить один из нескольких тысяч параметров ПО, либо отправить патч, который представляет собой небольшой кусок кода, призванный решить проблему. Ну и, очевидно, после того, как проблема решена, мы стараемся избегать условий, в которых возможно ее повторение.

В: Что является самым трудным в вашей работе?
О: Ну, помимо всей бумажной волокиты, которая является частью процесса управления Curiosity… ;-) Очень тяжело представлять себе всевозможные проблемы. Конечно, у нас есть огромный опыт управления ровером на Марсе, но нам все равно приходится всегда быть настороже, на тот случай, если что-то пойдет не так. Например, когда мы перемещаем ровер, мы всегда стараемся оставить хотя бы один путь, по которому в случае необходимости он точно сможет вернуться назад. Мы также стараемся избегать действий, которые, пусть даже с очень малой вероятностью, могут привести к катастрофическим последствиям.

В: Какие у Вас происходили курьёзы или нестандартные ситуации?
О: Один из самых забавных случаев произошел в 2006 году во время работы MER. Вообще, эта миссия была рассчитана всего на 90 Солов, и когда писался софт, на хранение номера Сола отвели всего три разряда. По мере того, как приближался 999й Сол, мы подготовили обновление ПО, и загрузили новую версию на марсоходы. Это была титаническая работа - у нас целый год заняло написание обновления и тестирование, плюс понадобилось несколько месяцев, чтобы загрузить обновление на роверы. Новое бортовое ПО также потребовало изменений в наземном ПО , так как было несовместимо с его старой версией. Поэтому нам было необходимо перезагрузить оба ровера в один и тот же Сол, чтобы не получилось так, что один из них уже работает на новом ПО, а другой - все еще на старом. Итак, этот день наконец настает. Spirit"у выпадает честь перезагружаться первым, мы посылаем команду на перезагрузку с новым ПО, ровер присылает ответ, все здорово. Opportunity в это время находится на другой стороне планеты, и нам приходится ждать 12 часов перед тем, как мы сможем отправить ему нужную команду. И прямо перед этим, бэкбон [магистральная линия связи ] в JPL отключается, а без него мы не можем передать команды от наших серверов на станцию DSN . Итак, время на исходе, а бэкбон все еще не работает. Что же делать?! К счастью, у одного из компьютеров в центре управления была прямая линия со станцией DSN (в Канберре, кажется), а еще у этого компьютера был… floppy-привод! К счастью, у одного из компьютеров MER также есть floppy-привод, но у кого в 2006 году найдется дискета? Но ничего другого не оставалось, и мы начали бегать по всей лаборатории в поисках дискеты. Дискету мы в конце концов нашли в каком-то забытом ящике стола, быстро ее переформатировали, скопировали команды, и побежали в центр управления, чтобы их отправить. В конце концов, у нас даже осталось две минуты в запасе!

[Паоло использует термин flight software, котороый в авиации и космонавтике обычно означает «ПО управления полетом». В данном случае имеется в виду та часть ПО, которая находится на самом ровере. ]
[Паоло использует термин ground software, и имеет в виду ту часть ПО, которая используется на Земле ]

В: Сколько всего людей управляют марсоходом?
О: Ну, это зависит от того, что вы понимаете под словом «управляют». Сейчас у нас есть 16 водителей, но команда людей, которые управляют различным оборудованием (камерами, SAM, CheMin, ChemCam...) насчитывает, как мне кажется, почти 100 человек.

В: Есть ли на марсоходе встроенная «защита от дурака»?
О: Знаете, как говорят - не может быть полной «защиты от дурака», так как дураки слишком изобретательны.

В: Если запрограммированное движение руки-манипулятора может снести например какую-нибудь антенну или просто врезаться в корпус марсохода, то будет ли такая программа заблокирована автоматически (к примеру после проверки на компьютерной модели), или же за этим приходится следить вручную?
О: ПО ровера проверяет, не могут ли какие-либо его части столкнуться с другими, так что в этом случае команда просто не будет выполнена, будет сгенерирована ошибка, и ровер остановит манипулятор. Если какая-либо из последующих команд зависит от положения манипулятора (например, выстрел из лазера), то эти действия также не будут выполнены.

Но даже учитывая, что этот софт защищает ровер, мы все равно дважды (и трижды, и четырежды) проверяем, чтобы этого не могло произойти. Мы также стараемся удостовериться, что такое не может случиться даже если манипулятор, или другие части ровера, окажутся не совсем там, где должны. Иногда предсказать точные условия на Марсе невозможно. Конечно, у нас есть камеры, и 3D-карта местности, но эти данные всегда могут содержать неточности, связанные с погрешностями измерения. Поэтому нам нужно убедиться, что запрограммированные действия будут выполнены безопасно даже если погрешность окажется достаточно высокой.

В: Как устроена связь с марсоходом? Какие антенны/модемы используются для этого? Какие низкоуровневые протоколы? Как протоколы высших уровней справляются с ошибками при передаче информации?
О: Мы посылаем команды с Земли прямо на антенну ровера, которая называется HGA (High Gain Antenna), используя одну из DSN-станций. Связь идет в X-диапазоне (7-8гГц). Вот в этом PDF вы сможете найти всю информацию, которую только сможете себе представить.

Данные, которые ровер собирает за день посылаются обратно с помощью антенны UHF - она выглядит как черный цилиндр справа от RTG [черная она у наземной копии, а на Марсе она в серебристой фольге, RTG - это РИТЭГ, Прим Zelenyikot ] - на один из спутников (MRO или ODY), после чего спутники передают данные на DSN-станции (снова в X-диапазоне, если не ошибаюсь). Обычно количество данных, которые мы получали от MER составляло около 100 мегабит. От MSL данных приходит гораздо больше - в среднем около 500 мегабит, но однажды у нас была прямо-таки гигантская передача в 1200 мегабит.

[Ultra High Frequency ]

В: Какие основные особенности и отличия фотографирования в марсианских условиях по сравнению с земными? Какие дополнительные знания должен иметь марсианский «фотограф»? Например, происходит ли доминирование или деградирование определенных цветов по-другому, по сравнению с тем как мы привыкли видеть на Земле, подобно тому как эти отличия заметны при подводной съемке. В первую очередь интересуют привычные человеческому глазу фотографии, а не фотографии, отражающие невидимую часть спектра.

О: На этот вопрос гораздо больше информации смог бы предоставить Mike Caplinger [один из людей, ответственных за камеры ], но я, конечно, постараюсь ответить.

Атмосфера Марса гораздо тоньше, чем у Земли, и гораздо более предсказуема. В атмосфере есть некоторое количество пыли, так что на больших расстояниях вы увидите некоторое ухудшение картинки; иногда атмосфера выглядит похожей на грязный воздух в бухте Лос-Анжелеса. Находясь от Солнца дальше, чем Земля, Марс получает чуть меньше света, но в целом, как мне кажется, никаких существенных различий нет. На самом деле, делать фото на Земле сложнее чем на Марсе, так как здесь вы обнаружите гораздо бОльшие перепады в цвете, яркости и контрастности.

В: Программа съемки ровером самого себя была сложнее других ежедневных программ?

[Кажется здесь Паоло не понял вопроса. Мы пытались спросить про автопортрет, а он отвечает про вот эту видеосъемку - Прим. Zelenyikot ]:

О: Камеры, разработанные Mars Space Science Systems предназначены для снятия видео с частотой до 15 герц (или кадров в секунду, если хотите), и у них есть встроенная память, так что для нас это не представляет каких-либо проблем. Единственное, с чем потенциально могут возникнуть затруднения - это продолжительность видео, частота кадров, и то, чтобы убедиться, что видео начинается в нужный момент, а камеры повернуты в нужном направлении. Опять же, Mike Caplinger смог бы ответить на этот вопрос более детально, чем я.

В: Предусмотрены ли алгоритмы самостоятельного выхода из нештатной ситуации, или при ее возникновении программа прерывается и аппарат входит в режим ожидания?

О: Есть несколько уровней действий в случае нештатной ситуации. Если обнаруживается ошибка в тех командах, которые мы послали, то ровер просто откажется их выполнять. Если проблема возникает во время выполнения команды (как в примере с рукой, который я упоминал выше), то ровер пошлет сообщение об ошибке, и просто откажется использовать одно или более устройств. Наконец, если есть какой-то баг в ПО, то ровер перезагрузится и перейдет в «безопасный режим». В этом случае он выполнит заранее запрограммированный набор действий, в том числе отправит сообщение об ошибке, и будет ожидать инструкций с Земли, чтобы продолжить работу. На случай, если софт подвиснет, у нас есть watchdog-таймеры, которые смогут перезагрузить марсоход, и перевести его в безопасный режим. Так что у нас не бывает синего экрана смерти.

В: Какие параметры марсохода вы отслеживаете для этого в режиме «реального времени» или близком к нему?
О: Надеюсь, ответ на вопрос выше отвечает и на этот вопрос.

В: В каких случаях система безопасности марсохода самостоятельно прекращает выполнение программы?
О: Кажется, на MSL у нас была одна перезагрузка оборудования, но я не помню, в чем была причина. MER перезагружался много раз, включая неоднократные случаи, вызванные влиянием радиации на процессор и память. В зависимости от причины перезагрузки, такие ситуации рассматриваются как незначительные (как в случае с космической радиацией), или же как значительные (как, например, аномалия Spirit на 18й Сол).

В: Предусмотрены ли алгоритмы самостоятельного выхода из нештатной ситуации?
О: Как я только что сказал, это зависит от причин, которые вызвали нештатную ситуацию.

В: Используется ли на Curiosity протокол передачи данных/архитектура DTN и если да, то каковы минимально достигнутые задержки при передаче пакетов?
О: Минимальная задержка составляет 5 минут, максимальная - 20, но поскольку мы не работаем с марсоходами в режиме реального времени, эта задержка не влияет на управление. Мы не используем DTN, но у нас есть кое-какие технологии, помогающие устанавливать связь на таких дальних расстояниях. Обычно за один Сол мы собираем гораздо больше данных, чем можем передать, поэтому нам приходится выбирать, какие именно данные будут отправлены на Землю в каждый Сол. Каждый фрагмент данных получает приоритет, и наиболее важные из них будут переданы в первую очередь, а менее важные будут отправлены позже (или не будут отправлены вовсе). Конечно, если мы вдруг решим, что важность данных была оценена неверно, то мы можем изменить приоритеты. Например, если на миниатюре мы видим, что камера была повернута в неверную сторону, то мы либо понижаем приоритет, либо вовсе удаляем полноразмерное изображение, и наоборот: если у нас есть изображение с лучшей экспозицией, то его приоритет будет повышен. Более того, данные разбиваются на пакеты - это важно для передачи больших объемов информации, например, тех же изображений. Именно поэтому на некоторых изображениях, которые вы видели, были дырки. Часть данных могла потеряться во время передачи, или могла передаться с ошибками. Конечно, в случае ошибок, мы можем попробовать передать данные еще раз.
<.....>

Как видите эта часть интервью получилась более профессиональной. Здесь мы узнали Паоло как специалиста JPL. Я так распределил вопросы, чтобы сначала были серьезные, а дальше не совсем. На вторую часть серьезных тоже хватило, но она больше расскажет о Паоло как о человеке, а также о взаимоотношениях Curiosity и марсиан, о людях в черном, нанимающих на работу в NASA, и о том мечтает ли водитель марсохода о Марсе.

Если очень хочется продолжения, могу пока предложить посмотреть вот это небольшое

Автопортрет «Кьюриосити»

Марсианская научная лаборатория (МНЛ) (Mars Science Laboratory , сокр. MSL ), «Марс сайенс лэборатори» - миссия НАСА , в ходе выполнения которой на был успешно доставлен и эксплуатируется третьего поколения «Кьюриосити» (Curiosity , - любопытство, любознательность ). Марсоход представляет собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее предыдущих марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити». Аппарат должен будет за несколько месяцев пройти от 5 до20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Для выполнения контролируемой и более точной посадки использовались вспомогательные ракетные двигатели.

Запуск «Кьюриосити» к Марсу состоялся 26 ноября 2011 года, мягкая посадка на поверхность Марса - 6 августа 2012 года. Предполагаемый срок службы на Марсе - один марсианский год (686 земных суток).

MSL - часть долговременной программы НАСА по исследованию Марса роботизированными зондами Mars Exploration Program. В проекте, помимо НАСА, участвуют также Калифорнийский технологический институт и Лаборатория реактивного движения. Руководитель проекта - Дуг Маккистион (Doug McCuistion), сотрудник НАСА из отдела изучения других планет.Полная стоимость проекта MSL составляет примерно 2,5 миллиарда долларов.

Специалисты американского космического агентства НАСА решили отправить марсоход в кратер Гейла. В огромной воронке хорошо просматриваются глубинные слои марсианского грунта, раскрывающие геологическую историю красной планеты.

Название «Кьюриосити» было выбрано в 2009 году среди вариантов, предложенных школьниками, путём голосования в сети Интернет. Среди других вариантов были Adventure («Приключение»), Amelia , Journey («Путешествие»),Perception («Восприятие»), Pursuit («Стремление»), Sunrise («Восход»), Vision («Ви́дение»), Wonder («Чудо»).

История

Космический аппарат в собранном виде.

В апреле 2004 года НАСА начало отбор предложений по оснащению нового марсохода научным оборудованием, и 14 декабря 2004 года было принято решение об отборе восьми предложений. В конце того же года началась разработка и испытания составных частей системы, включая разработку однокомпонентного двигателя производства компании Aerojet, который способен выдавать тягу в диапазоне от 15 до 100 % от максимальной при постоянном давлении наддува.

Создание всех компонентов марсохода было завершено к ноябрю 2008 года, причём большая часть инструментов и программного обеспечения MSL продолжало испытываться. Перерасход бюджета миссии составил около 400 миллионов долларов. В следующем месяце НАСА отложило запуск MSL на конец 2011 года из-за недостатка времени для испытаний.

С 23 по 29 марта 2009 года на сайте НАСА проводилось голосование по выбору названия для марсохода, на выбор было дано 9 слов. 27 мая 2009 года победителем было объявлено слово «Кьюриосити». Оно было предложено шестиклассницей из Канзаса Кларой Ма.

Марсоход был запущен ракетой “Атлас-5” с мыса Канаверал 26 ноября 2011 года. 11 января 2012 года был проведён специальный манёвр, который эксперты называют «самым важным» для марсохода. В результате совершённого манёвра аппарат взял курс, который привёл его в оптимальную точку для десантирования на поверхность Марса.

28 июля 2012 года была проведена четвёртая небольшая коррекция траектории, двигатели включили всего на шесть секунд. Операция прошла настолько успешно, что финальная коррекция, изначально намеченная на 3 августа, не потребовалась.

Посадка произошла успешно 6 августа 2012 года, в 05:17 UTC. Радиосигнал, сообщающий об успешной посадке марсохода на поверхность Марса, достиг в 05:32 UTC.

Задачи и цели миссии

29 июня 2010 года инженеры из Лаборатории Реактивного Движения собрали «Кьюриосити» в большом чистом помещении, в рамках подготовки к запуску марсохода в конце 2011 года.

MSL имеет четыре основных цели:

установить, существовали ли когда-либо условия, подходящие для существования жизни на Марсе;
получить подробные сведения о климате Марса;
получить подробные сведения о геологии Марса;
провести подготовку к высадке человека на Марсе.

Для достижения этих целей перед MSL поставлено шесть основных задач:

определить минералогический состав марсианских почв и припочвенных геологических материалов;
попытаться обнаружить следы возможного протекания биологических процессов - по элементам, являющимся основой жизни, какой она известна землянам: (углерод, водород, азот, кислород, фосфор, серу);
установить процессы, в которых формировались марсианские камни и почвы;
оценить процесс эволюции марсианской атмосферы в долгосрочном периоде;
определить текущее состояние, распределение и круговорот воды и углекислого газа;
установить спектр радиоактивного излучения поверхности Марса.

Также в рамках исследований измерялось воздействие космической радиации на компоненты во время перелёта к Марсу. Эти данные помогут оценить уровни радиации, ожидающие людей в пилотируемой экспедиции на Марс.

Состав

Перелётный модуль		Модуль управляет траекторией Mars Science Laboratory во время полёта с Земли на Марс. Также включает в себя компоненты для поддержки связи во время полёта и регулирования температуры. Перед входом в атмосферу Марса происходит разделение перелетного модуля и спускаемого аппарата.
Тыльная часть капсулы		Капсула необходима для спуска через атмосферу. Она защищает марсоход от влияния космического пространства и перегрузок во время входа в атмосферу Марса. В тыльной части находится контейнер для парашюта. Рядом с контейнером установлено несколько антенн связи.
«Небесный кран»		После того, как теплозащитный экран и тыльная часть капсула выполнят свою задачу, они расстыковываются, тем самым освобождая путь для спуска аппарата и позволяя радару определить место посадки. После расстыковки кран обеспечивает точный и плавный спуск марсохода на поверхность Марса, который достигается за счёт использования реактивных двигателей и контролируется с помощью радиолокатора на марсоходе.
Марсоход «Кьюриосити»		Марсоход под названием «Кьюриосити», содержит все научные приборы, а также важные системы связи и энергоснабжения. Во время полёта шасси складывается для экономии места.
Лобовая часть капсулы с теплозащитным экраном		Теплозащитный экран защищает марсоход от крайне высокой температуры, воздействующей на спускаемый аппарат при торможении в атмосфере Марса.

Спускаемый аппарат

Масса спускаемого аппарата (изображён в сборе с перелётным модулем) составляет 3,3 тонны. Спускаемый аппарат служит для контролируемого безопасного снижения марсохода при торможении в марсианской атмосфере и мягкой посадки марсохода на поверхность.

Технология полёта и посадки

Перелётный модуль готов к испытанию. Обратите внимание на часть капсулы снизу, в этой части находится радиолокатор, а на самом верху - солнечные батареи.

Траекторию движения Mars Science Laboratory от Земли до Марса контролировал перелётный модуль, соединённый с капсулой. Силовым элементом конструкции перелётного модуля была кольцевая ферма диаметром 4 метра, из алюминиевого сплава, укреплённая несколькими стабилизирующими стойками. На поверхности перелётного модуля были установлены 12 панелей , подключённых к системе энергоснабжения. К концу полёта, перед входом капсулы в атмосферу Марса, они вырабатывали около 1 кВт электрической энергии с КПД порядка 28,5 %. Для проведения энергоемких операций были предусмотрены литий-ионные аккумуляторы. Кроме того, система электропитания перелётного модуля, батареи спускаемого модуля и энергосистема «Кьюриосити» имели взаимные соединения, что позволяло перенаправить потоки энергии в случае возникновения неисправностей.

Ориентация космического аппарата в пространстве определялась при помощи звёздного датчика и одного из двух солнечных датчиков. Звёздный датчик наблюдал за несколькими выбранными для навигации звёздами; солнечный датчик использовал в качестве опорной точки . Эта система была спроектирована с резервированием для повышения надёжности миссии. Для коррекции траектории применялись 8 двигателей, работающих на гидразине, запас которого содержался в двух сферических титановых баках.

Роман Фишман

Светящаяся на мониторах панорама составлена из кадров, присланных марсоходом на Землю. Голубое небо не должно обманывать: на Марсе оно тускло-желтое, но человеческому глазу привычнее оттенки, которые создаются светом, рассеянным нашей земной атмосферой. Поэтому снимки проходят обработку и отображаются в ненатуральных цветах, позволяя спокойно рассмотреть каждый камешек. «Геология — наука полевая, — объяснил нам профессор Имперского колледжа Лондона Санджев Гупта. — Мы любим пройтись по земле с молотком. Налить кофе из термоса, рассмотреть находки и отобрать самое интересное для лаборатории». На Марсе нет ни лабораторий, ни термосов, зато туда геологи отправили Curiosity, своего электронного коллегу. Соседняя планета интригует человечество давно, и чем больше мы ее узнаем, чем чаще обсуждаем будущую колонизацию, тем серьезнее основания для этого любопытства.

Когда-то Земля и Марс были очень похожи. Обе планеты имели океаны жидкой воды и, видимо, достаточно простой органики. И на Марсе, как на Земле, извергались вулканы, клубилась густая атмосфера, однако в один несчастливый момент что-то пошло не так. «Мы стараемся понять, каким было это место миллиарды лет назад и почему оно настолько изменилось, — сказал профессор геологии из Калифорнийского технологического института Джон Грётцингер в одном из интервью. — Мы полагаем, что там была вода, но не знаем, могла ли она поддерживать жизнь. А если могла, то поддерживала ли. Если и так, то неизвестно, сохранились ли хоть какие-то свидетельства в камнях». Выяснить все это и предстояло геологу-марсоходу.

1. Мощным системам ровера солнечных батарей не хватит, и питание ему обеспечивает радиоизотопный термоэлектрогенератор (РИТЭГ). 4,8 кг диоксида плутония-238 под кожухом ежедневно поставляют 2,5 КВт·ч. Видны лопасти охлаждающего радиатора. 2. Лазер прибора ChemCam выдает по 50−75 наносекундных импульсов, которые испаряют камень на расстоянии до 7 м и позволяют анализировать спектр получившейся плазмы, чтобы установить состав цели. 3. Пара цветных камер MastCam ведет съемку через различные ИК-светофильтры. 4. Метеостанция REMS следит за давлением и ветром, температурой, влажностью и уровнем ультрафиолетового излучения. 5. Манипулятор с комплексом инструментов и приборов (не виден). 6. SAM — газовый хроматограф, масс-спектрометр и лазерный спектрометр для установления состава летучих веществ в испаряемых образцах и в атмосфере. 7. CheMin выясняет состав и минералогию измельченных образцов по картине дифракции рентгеновских лучей. 8. Детектор радиации RAD заработал еще на околоземной орбите и собирал данные на протяжении всего перелета к Марсу. 9. Детектор нейтронов DAN позволяет обнаруживать водород, связанный в молекулах воды. Это российский вклад в работу марсохода. 10. Кожух антенны для связи со спутниками Mars Reconnaissance Orbiter (около 2 Мбит/с) и Mars Odyssey (около 200 Мбит/с). 11. Антенна для прямой связи с Землей в Х-диапазоне (0,5−32 кбит/с). 12. Во время спуска камера MARDI вела цветную съемку с высоким разрешением, позволив детально рассмотреть место посадки. 13. Правая и левая пары черно-белых камер Navcams для построения 3D-моделей ближайшей местности. 14. Панель с чистыми образцами позволяет проверить работу химических анализаторов марсохода. 15. Запасные биты для дрели. 16. В этот лоток ссыпаются подготовленные образцы из ковшика для изучения макрокамерой MAHLI или спектрометром APXS. 17. 20-дюймовые колеса с независимыми приводами, на титановых пружинящих спицах. По следам, оставленным рифлением, можно оценить свойства грунта и следить за движением. Рисунок включает буквы азбуки Морзе — JPL.

Начало экспедиции

Свирепый Марс — несчастливая цель для космонавтики. Начиная с 1960-х к нему отправилось почти полсотни аппаратов, большинство из которых разбилось, отключилось, не сумело выйти на орбиту и навсегда сгинуло в космосе. Однако усилия не были напрасны, и планету изучали не только с орбиты, но даже с помощью нескольких планетоходов. В 1997 году по Марсу проехался 10-килограммовый Sojourner. Легендой стали близнецы Spirit и Opportunity: второй из них героически продолжает работу уже больше 12 лет подряд. Но Curiosity — самый внушительный из них, целая роботизированная лаборатория размером с автомобиль.

6 августа 2012 года спускаемый модуль Curiosity выбросил систему парашютов, которые позволили ему замедлиться в разреженной атмосфере. Сработали восемь реактивных двигателей торможения, и система тросов осторожно опустила марсоход на дно кратера Гейла. Место посадки было выбрано после долгих споров: по словам Санджева Гупты, именно здесь нашлись все условия для того, чтобы лучше узнать геологическое — видимо, весьма бурное — прошлое Марса. Орбитальные съемки указали на наличие глин, появление которых требует присутствия воды и в которых на Земле неплохо сохраняется органика. Высокие склоны горы Шарпа (Эолиды) обещали возможность увидеть слои древних пород. Довольно ровная поверхность выглядела безопасной. Curiosity успешно вышел на связь и обновил программное обеспечение. Часть кода, использовавшегося при перелете и посадке, заменилась новой — из космонавта марсоход окончательно стал геологом.

Год первый: cледы воды

Вскоре геолог «размял ноги» — шесть алюминиевых колес, проверил многочисленные камеры и протестировал оборудование. Его коллеги на Земле рассмотрели точку посадки со всех сторон и выбрали направление. Путь до горы Шарпа должен был занять около года, и за это время предстояло немало работы. Прямой канал связи с Землей не отличается хорошей пропускной способностью, но каждый марсианский день (сол) над марсоходом пролетают орбитальные аппараты. Обмен с ними происходит в тысячи раз быстрее, позволяя ежедневно передавать сотни мегабит данных. Ученые анализируют их в Обсерватории данных, рассматривают снимки на экранах компьютеров, выбирают задачи на следующий сол или сразу на несколько и отправляют код обратно на Марс.

Работая практически на другой планете, многие из них вынуждены сами жить по марсианскому календарю и подстраиваться под чуть более длинные сутки. Сегодня для них — «солдня» (tosol), завтра — «солвтра» (solmorrow), а сутки — просто сол. Так, спустя 40 солов Санджев Гупта выступил с презентацией, на которой объявил: Curiosity движется по руслу древней реки. Мелкая, обточенная водой каменная галька указывала на течение со скоростью около 1 м/с и глубину «по щиколотку или по колено». Позднее были обработаны и данные с прибора DAN, который для Curiosity изготовила команда Игоря Митрофанова из Института космических исследований РАН. Просвечивая грунт нейтронами, детектор показал, что до сих пор на глубине в нем сохраняется до 4% воды. Это, конечно, суше, чем даже в самой сухой из земных пустынь, но в прошлом Марс все-таки был полон влаги, и марсоход мог вычеркнуть этот вопрос из своего списка.

64 экрана высокого разрешения создают панораму охватом 313 градусов: Обсерватория данных KPMG в Имперском колледже Лондона позволяет геологам перенестись прямо в кратер Гейла и работать на Марсе почти так же, как на Земле. «Посмотрите поближе, вот здесь тоже следы воды: озеро было довольно глубоким. Конечно, не таким, как Байкал, но достаточно глубоким», — иллюзия была настолько реальной, что казалось, будто профессор Санджев Гупта перепрыгивал с камня на камень. Мы посетили Обсерваторию данных и пообщались с ученым в рамках мероприятий Года науки и образования Великобритании и России — 2017, организованного Британским советом и посольством Великобритании.

Год второй: cтановится опаснее

Вещества это не только ядовитые, но и взрывчатые, а перхлорат аммония и вовсе используется как основа твердого ракетного топлива. Перхлораты уже обнаруживались в месте посадки зонда Phoenix, однако теперь выходило, что эти соли на Марсе — явление глобальное. В ледяной бескислородной атмосфере перхлораты стабильны и неопасны, да и концентрации не слишком высоки. Для будущих колонистов перхлораты могут стать полезным источником топлива и серьезной угрозой здоровью. Но для геологов, работающих с Curiosity, они способны поставить крест на шансах обнаружить органику. Анализируя образцы, марсоход нагревает их, а в таких условиях перхлораты быстро разлагают органические соединения. Реакция идет бурно, с горением и дымом, не оставляя различимых следов исходных веществ.

Год третий: у подножия

Однако и органику Curiosity обнаружил — об этом было объявлено позже, после того как на 746-й сол, покрыв в общей сложности 6,9 км, марсоход-геолог добрался до подножия горы Шарпа. «Получив эти данные, я сразу подумал, что нужно все обязательно перепроверить», — сказал Джон Грётцингер. В самом деле, уже когда Curiosity работал на Марсе, выяснилось, что некоторые земные бактерии — такие как Tersicoccus phoenicis — устойчивы к методам уборки чистых комнат. Подсчитали даже, что к моменту запуска на марсоходе должно было остаться от 20 до 40 тыс. устойчивых спор. Никто не может поручиться, что какие-то из них не добрались с ним до горы Шарпа.

Для проверки датчиков имеется на борту и небольшой запас чистых образцов органических веществ в запаянных металлических контейнерах — можно ли стопроцентно уверенно сказать, что они остались герметичными? Однако графики, которые предъявили на пресс-конференции в NASA, сомнений не вызывали: за время работы марсианский геолог зафиксировал несколько резких — сразу в десять раз — скачков содержания метана в атмосфере. Этот газ вполне может иметь и небиологическое происхождение, но главное — когда-то он мог стать источником более сложных органических веществ. Следы их, прежде всего хлорбензол, обнаружились и в грунте Марса.

Годы четвертый и пятый: живые реки

Камерам Curiosity теперь открывались склоны горы Шарпа, сам вид которых оставлял мало сомнений в их осадочном происхождении. Слой за слоем, сотнями миллионов лет вода то прибывала, то отступала, нанося породы и оставляя выветриваться в центре кратера, пока не ушла окончательно, собрав целую вершину. «Там, где сейчас возвышается гора, когда-то был бассейн, время от времени заполнявшийся водой», — пояснил Джон Грётцингер. Озеро стратифицировалось по высоте: условия на мелководье и на глубине различались и температурой, и составом. Теоретически это могло обеспечить условия для развития разнообразных реакций и даже микробных форм.

Цвета на трехмерной модели кратера Гейла соответствуют высоте. В центре расположена гора Эолида (Aeolis Mons, 01), которая на 5,5 км возвышается над одноименной равниной (Aeolis Palus, 02) на дне кратера. Отмечено место посадки Curiosity (03), а также долина Фарах (Farah Vallis, 04) — одно из предполагаемых русел древних рек, впадавших в ныне исчезнувшее озеро.

Путешествие продолжается

Российских приборов в нем будет уже два. Сам робот примерно вдвое легче Curiosity, зато его бур сможет забирать пробы с глубины уже до 2 м, а комплекс приборов Pasteur включит инструменты для прямого поиска следов прошлой — или даже сохранившейся до сих пор — жизни. «У вас есть заветное желание, находка, о которой вы особенно мечтаете?» — спросили мы профессора Гупту. «Безусловно, есть: окаменелость, — ученый ответил не раздумывая. — Но это, конечно, вряд ли произойдет. Если жизнь там и была, то только какие-нибудь микробы… Но ведь, согласитесь, это стало бы чем-то невероятным».