CURIOSITY-марсоход NASA третьего поколения.

[Дед Леня]

CURIOSITY-марсоход NASA третьего поколения.


В данной теме речь пойдет о постройке масштабной модели (М1/24) марсохода NASA третьего поколения с наименованием Curiosity (любопытство, любознательность) из набора деталей, выполненных методом 3D печати из фотополимерной смолы

 

[Дед Леня]

Ко мне в руки попал комплект деталей, отпечатанных из фотополимерной смолы на 3Д-принтере и предназначенный для сборки модели американского марсохода третьего поколения "Curiosity". Покрутил я его в руках и окунулся в Интернет для сбора более подробной информации о данном проекте.

 

[Дед Леня]

Кто ищет, тот всегда найдет. Для начала разыскал инструкцию по сборке данного набора. Из изучения данной инструкции понял, что в моем комплекте недостает немного соединительных деталей, но это мелочи, всегда можно найти им замену.Продолжаю собирать информацию в виде фотографий реального ровера, как на Земле, так и на Марсе, благо таких фото есть в Сети в большом количестве.

 

[Дед Леня]

Как обычно, небольшая историческая справка.
После всеобъемлющего, почти пятилетнего радиолокационного картографирования Венеры и сбора информации о параметрах атмосферы на планете, американцы поняли, что найти зачатки жизни на Венере не представляется возможным, ввиду неприемлемых условий для всего живого: - температура 495 гЦ, давление 100 атм, кислотные дожди и т.п. И они переключили свой интерес на поиски жизни на Марсе. Для этих целей на Марс было запущено несколько амс, некоторые из которых совершили посадки на Марс. Помимо этого были разработаны программы изучения планеты с помощью марсоходов. Первым таким аппаратом NASA был небольшой марсоход Sojourner.

 

[Дед Леня]

Следом на Марс отправились сразу два аппарата второго поколения. Это были марсоходы Spirit и Opportunity. Они совершили посадки в разных точках Марса и продолжили поиск следов прошлой марсианской жизни.

 

[Дед Леня]

К марсоходам третьего поколения относятся аппараты Curiosity и Perseverance. Поскольку данные аппараты были намного тяжелее предыдущих марсоходов, то для их мягкой посадки была применена новая технологи. Первоначально , при входе в атмосферу Марса, происходило аэродинамическое торможение капсулы с марсоходом за счет лобового обтекателя. После уменьшения скорости обтекатель сбрасывался и выпускался тормозной парашют, который еще более гасил скорость спуска. Незадолго до приземления парашют отстреливался, запускались посадочные двигатели и капсула с аппаратом плавно приближалась к поверхности планеты, в непосредственной близости от которой она зависала. В действие приводилась лебедка с тросовой системой, которая плавно опускала марсоход на планету. При касании колес аппарата поверхности Марс производился отстрел тросовой системы и ракетные двигатели уводили разгруженную капсулу в сторону от марсохода. После контроля с Земли марсоход приступал к выполнению программы.

 

[Дед Леня]

Марсоход Perserverance был несколько доработан по результатам работы марсохода Сeruosity, в добавок с ним был отправлен марсианский вертолет Ingenuty. На крайнем снимке данной серии фото, где показаны марсоходы всех трех поколений можно сравнить размеры этих аппаратов.

 

[Дед Леня]

Но вернемся к герою данной темы -марсоходу Curiosity.

10 фактов про марсоход Curiosity
Curiosity (произноситься как Кьюрио́сити, с англ. «любознательность») — один из самых известных марсоходов, разработанный в рамках миссии NASA «Марсианская научная лаборатория».
Первый факт
Марсоход Curiosity был запущен с мыса Канаверал 26 ноября 2011 года. Спустя почти 9 месяцев, 5 августа 2012 года он прибыл на Марс, совершив успешную посадку внутри кратера Гейла благодаря совершенно новому иновационному подходу. Капсула с марсоходом при входе в атмосферу Марса подверглась аэродинамическому торможению, далее капсула спускалась на парашюте, а за несколько метров до поверхности заработали двигатели, что позволило ей зависнуть над поверхностью Марса, пока специальный трос спускал Кьюриосити. После того, как марсоход приземлился на колёса, трос оборвался и капсула отлетела на безопасное расстояние, где совершила запланированную посадку.

 

[Дед Леня]

Второй факт
Марсоход Curiosity имеет следующие характеристики:
• длина: 3 м;
• высота: 2,1 м;
• ширина: 2,7 м;
• вес: 899 кг.
Он гораздо больше всех своих предшественников, в том числе Соджорнера и Опортьюнити.
Curiosity способен преодолевать препятствия высотой до полутораметра и продвигаться за час в среднем на 30 метров вперед, в зависимости, конечно же, от местности и видимости.
Всего же, марсоход Curiosity преодолел примерно 24 км с августа 2012 года по январь 2021 года, а также 26 раз бурил поверхность Марса, исследовав за это время 6 проб грунта.Марсоход продолжает работать на поверхности Марса и в настоящее время.
Модели трёх марсоходов в сравнении: «Соджорнер» (самый маленький), Спирит»/«Оппортьюнити» (средний), «Кьюриосити» (самый большой)

 

[Дед Леня]

Третий факт
Перед марсоходом Curiosity были поставлены следующие цели:
1. Установить, была ли жизнь на Марсе.
2. Получить подробные сведения о геологии Марса.
3. Получить подробные сведения о климате Марса.
4. Собрать необходимые данные, достаточные для возможной высадки человека на Марс

Четвертый факт
Curiosity представляет из себя целую научную химическую лабораторию на колёсах, главное из которых:
1. ChemCam - это набор дистанционного исследования. Он позволяет генерировать 50-75 импульсов инфракрасного лазера каждый длиной в 5 наносекунд, фокусируемого на марсианской породе. Прибор анализирует спектр света, который излучает испаряемая порода.
2. Alpha-particle X-ray spectrometer - благодаря этому инструменту, марсоход может определить элементный состав породы, облучая её альфа-частицами и сопоставляя спектры в рентгеновском диапозоне. Источник альфа-излучения сделан на основе изотопа кюрия-244, который был изготовлен в России, как это было и для других марсоходов NASA.
3. Collection and Handling for In-Situ Martian Rock Analysis (CHIMRA): такое длинное название носит обыкновенный ковш 4х7 см, который предназначен для зачерпывания грунта. У ковша есть небольшое сито, размер ячеек у которого всего 150 микрон, что позволяет просеивать лишнее с помощью вибромеханизма.
4. CheMin - инструмент, предназначенный для исследования химического и минералогического состава грунта, забор которого произвел CHIMRA. С помощью рентгеновских лучей, кристаллическая структура марсианской породы (в частности, разных минералов) отразится на дифракционной картине лучей.
5. Dynamic Albedo of Neutrons (DAN): «Динамическое альбедо нейтронов». Этот инструмент, разработанный Роскосмосом, позволяет обнаружить водород и водяной лёд под поверхностью Марса. Генератор выпускает до 10 млн нейтронов с энергией 14 МэВ за один импульс, продолжительностью в 1 мкс. Эти частицы попадают под поверхность Марса на глубину до 1 метра, где взаимодействуют с ядрами породообразующих элементов, в результате чего замедляются и частично поглощаются. Оставшаяся часть нейтронов отражается и регистрируется приемником.

Пятый факт
Благодаря научному оборудованию, ученым получилось сделать ряд очень важных открытий. Например, там где приземлился Кьюриосити, в кратере Гейла, раньше не только текли ручьи и реки, но и было целое озеро с пресной водой, существовавшая здесь примерно 3,7 миллиардов лет назад. Вероятней всего, вода содержала всё необходимое для зарождения микроскопических форм жизни.
И что удивительно: если жизнь здесь и зародилась, то примерно
3,5-4 миллиарда лет назад. Именно в это время на Земле начали появлятся первые живые организмы.

 

[Дед Леня]

Шестой факт
Каждое из шести колёс Curiosity имеет три горизонтальные полоски с отверстиями. При движении, он оставляет за собой на песчаной поверхности Марса отпечаток в виде азбуки Морзе •— •–• •-••, что означает буквы «J», «P» и «L» - аббревиатура Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) разработчика марсохода.
А при помощи бортовых камер марсоход распознаёт узоры от колёс и может определить пройденное расстояние.
А вот так выглядят колеса марсохода после нескольких лет эксплуатации по каменистым просторам Марса.Износ довольно ощутимый.

 

[Дед Леня]

Седьмой факт
Работу Curiosity с Земли обеспечивает 410 человек: 250 ученых и 160 инженеров. А поскольку марсианский день длиннее земного на 40 минут, команда работает по марсианскому времени. Поэтому каждый следующий рабочий день начинается на 40 минут позже предыдущего.

Восьмой факт
Марсоход Curiosity стал первым искусственным объектом, который воспроизвел человеческую речь на другой планете. На этой записи директор NASA Чарльз Боулдер поздравил команду миссии «Марсианская научная лаборатория» с успешной посадкой и началом движения марсохода:
«Здравствуйте!
Это Чарли Болден, директор НАСА. Я говорю с вами, используя возможности марсохода Curiosity, который находится на поверхности Марса. С незапамятных времен любопытство человека вело его на поиски новой жизни, новых возможностей, лежащих за горизонтом. Я хочу поздравить всех членов «семьи« NASA, а также наших коммерческих и правительственных партнеров по всему миру, с тем, что мы сделали шаг на Марсе.
Это небывалый успех».
Эту запись можно прослушать на сайте NASA.

Девятый факт
Популярный факт о том, что Curiosity «поёт» сам себе каждый год Happy Birthday в день высадки на Марс, на самом деле - миф.
Инженеры запрограммировали одну из химических лабораторий вибрировать эту мелодию, но только лишь единожды, в первую годовщину марсохода на поверхности красной планеты.

Марсоход NASA Curiosity в апреле и мае 2014 года использовал камеру MAHLI на конце своей руки, чтобы сделать десятки компонентных изображений, объединенных в этот автопортрет, где марсоход просверлил цель из песчаника под названием Винджана.

 

[Дед Леня]

Десятый факт
Стоимость Curiosity составила 2,5 млрд. долларов. На 56% больше от первоначально заявленной цифры в 1,6 млрд.
В эту сумму входит весь жизненный цикл: пять лет разработки, девять месяцев полета к Марсу, два года запланированной работы на поверхности, плюс время на анализ полученных данных.
Но Curiosity работает и по сей день, хотя часть оборудования уже вышла из строя. Каждый год руководители миссии стараются выбивать бюджет на поддержание работы и на новые исследования марсохода.
Это будет продолжаться до тех пор, пока ровер окончательно не выйдет из строя.
__________

 

[Дед Леня]

• 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. 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.

 

[Дед Леня]

• ____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______

 

[Дед Леня]

• Источник питания: «Кьюриосити» питается от Радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), им успешно пользовались спускаемые аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2» в 1976 году.
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. «Кьюриосити» получает электропитание от энергоустановки, предоставленной Министерством энергетики США, содержащей 4,8 кг плутония-238, закупленного, предположительно, в России.
. Плутоний в виде диоксида упакован в 32 керамические гранулы, каждая размером примерно в 2 см.
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).

 

[Дед Леня]

Нашел в сети рисунок марсохода с размерными цепями и начинаю сборку, чтобы определиться с масштабом модели и объемом доделок-переделок. Поскольку в модели есть неточности, то по ходу сборки буду стараться от них избавиться, поэтому возможно, что данный путь будет довольно извилистый, от одного элемента к другому с возвратом назад.
Не весь процесс попадает на фото, поэтому пользуюсь рисунками, чтобы показать, что неправильно выполнено (красные стрелки) в модели и пути исправления(синие стрелки).Зелеными стрелками указаны реальные элементы конструкции на марсоходе.
На модели распечатаны две приборные стойки, которые имеют размер почти в два раза превышающие реальный, поэтому я их срезал, обточил, довел до реального масштабного размера и снова установил на корпус. Также на модели пропечатаны две клеммных панели большой величины. Они также были срезаны, одна панель доработана и установлена на корпус, вторая панель оказалась лишней.

 

[Дед Леня]

Продолжаем внесение изменений. Кожух приора имеет бОльшие размеры, чем он выполнен на модели, поэтому произведено его наращивание по высоте с дополнением некоторых элементов, типа датчика или небольшой антенны. Раскосы крепления механической руки на модели установлены по центральной оси корпуса, что в корне неправильно. Раскос в реальности смещен к правому краю корпуса. Пришлось все срезать и установить раскос на штифтах на штатное место. При сборке колес пришлось основательно поработать напильником, дорабатывая места сопряжения обода колеса с амортизированной втулкой. Доработке подвергся и рычаг рулевого управления колесами.

 

[snowvlad]

Я так понимаю, что это коромысло, поперёк всей крыши корпуса, есть некий стабилизатор положения корпуса относительно колёс?

 

[Дед Леня]

Да, относительно колес по оси Z