вівторок, 5 березня 2013 р.

Curiosity, свердлимо Марс

"First penetration" :-)
Перші отвори, зроблені Curiosity.
(с) NASA/JPL-Caltech/MSSS
Коли ми залишили марсохід попереднього разу, (сол 130+), він готувався до першого випробування "бурової установки", The Powder Acquisition Drill System (PADS, див. тут, і посилання там). З того часу систему випробували, зразки добули і представили бортовим лабораторіям -- SAM i CheMin. Результати можуть бути справді цікавими -- на відміну від відкритого всім агресивним факторам поверхні Марса піску, який аналізували попереднього разу, всередині каменів могли зберегтися сліди більш давніх епох. Включаючи, але не обмежуючись, органіку. В очікуванні цих результатів "доженемо" і нашу історію до поточного моменту. Так як популярність попередніх постів була зовсім незначна, а в Інтернеті є багато інших оперативних джерел інформації, то писатиму (відносно) лаконічно, чисто як пам'ятку собі.

Задача вибору, що ж свердлити, дуже складна. Складність ця крутиться, в основному, навколо дуже простої проблеми -- не хотілося б зламати недоступний ремонту науковий інструмент, вартістю в мільярди доларів. Науковцям поки будуть безцінними практично будь-які дані (ну, я перебільшую, але коли перед тобою печера з дорогоцінностями -- перебирати починаєш не зразу). Проблема має два аспекти.
  1. Система CHIMRA, яка готує зразки, доволі тендітна, канальчики тонкі і все таке. (Для ілюстрації, зразки мають бути до 150мкм для CheMin, до 1мм для SAM.) Якщо матеріал, під дією підвищення температури чи механічних впливів, "потече", стане в'язким і/або липким (наприклад, в результаті виділення гідратованої води), він може забити механізми, якщо не повністю, то принаймні частково, забруднюючи всі наступні зразки. Тому вибирати мішень слід дуже акуратно.
  2. "Бурова установка" доволі потужна і все таке, однак механічна міцність конструкції все ж не дуже велика. Уявіть собі ситуацію -- свердло  заглибилося на пару сантиметрів, в той момент марсохід трішки зсунувся. Запасні свердла є, хоча всього два, запасних механізмів немає. При тому, вага "руки" -- кілограм 70, під час роботи механізм притискається до поверхні із силою в приблизно 300Н (вага 30 кг на Землі). Тобто, перш ніж перейти до процесу, слід переконатися, що вся конструкція стабільна. При тому, не забуваючи про теплове розширення, яке протягом доби складає порядку 4 мм. 
Тому місце вибирали довго:
Карта руху марсохода до 166 сола. Останні точки можуть бути трішки неточними. (c) Phil Stooke
Камінь John Klein і став жертвою.
Також, гарна, хоч і, здається, трішки неточна, анімація, від учасників unmannedspaceflight:

Нагадую, що місцевість, яку досліджує Curiosity, називається "Yellowknife Bay", і виглядає якось так:
"Yellowknife Bay", John Klein, ще один цікавий об'єкт -- "Зміїна ріка".
(А ще декому там скелети динозаврів ввижаються.)
Сол 137, MatCam34, (c) NASA / JPL / MSSS / annotation by Emily Lakdawalla
Порівняйте із фото "зверху", з космосу:
Шлях марсохода поверх фото з орбіти. КЛІКАБЕЛЬНО! (c) NASA / JPL / UA / Phil Stooke
Це область із високою тепловою інерцією, тобто геологам там точно світить щось цікаве, астробіологам -- ну, як повезе. Але (крихітні) шанс є. :-) Детальніше див. один із попередніх постів, розділ "Intermission - соли 17-29".

За вибране місце взялися ґрунтовно:
Вигляд робочого поля до, із підписами. Показано заплановані місця, жовтим -- те, де реально свердлили.
Перед тим ті чи інші дослідження проведено у всіх точках.  "Brock Inlier" -- виміри APXS і фотографування мікроскопом (MAHLI). "Wernecke" -- витерли від пилюки (фото -- див. нижче), за допомогою DRT, досліджували APXS, MAHLI, "стріляли" лазером ChemCam. "Thundercloud" -- примірялися (див. далі). В місці реального свердління спершу теж використали весь комплект обладнання: APXS, MAHLI, ChemCam.
Сол 166, баланс кольорів такий, який би був за земного освітлення. Як виглядало б для людини на Марсі, див. тут.
(c) NASA/JPL-Caltech/MSSS
Перше використання щітки, DRT. Фото MAHLI, з віддалі 10 см. (c) NASA/JPL-Caltech/MSSS
Те ж, що і на попередньому фото, зблизька. MAHLI, 1 см від поверхні, сол 150. (c) NASA/JPL-Caltech/MSSS
Сліди від лазера ChemCam:
Фото MAHLI, місця, де попрацював лазер ChemCam.  Точка "Wernecke", очищено від пилюки 169-го, фото 173-го сола.
(c) NASA/JPL-Caltech/MSSS/Honeybee Robotics/LANL/CNES
Конструкція "дрельки" наступна:
Схема PADS. Ліворуч, з підписом "Contact Sensir/Stabilizer" -- спеціальні "лапки", якими марсохід впирається в ґрунт, із силою в 300Н (вага 30 кг вантажу), перш ніж почати свердлити. (c) NASA/JPL-Caltech
Перш ніж почати свердлити, марсохід "рукою", за допомогою "лапок", зображених на схемі вище, із доволі великою силою впирається в поверхню. Потрібно це, зокрема, щоб забезпечити стабільну платформу для ударного свердла. При тому, як вже говорилося, важливо, щоб вся конструкція не ковзала, не деформувалася. Може ж зісковзнути і камінь, і сам Curiosity. До речі, щоб цього уникнути, розроблено доволі строгі правила, які камені можна чіпати, які, на жаль, ні. Але так як точна динаміка системи все ж поки невідома, першого разу були особливо обережними. "Early in the mission, while we are characterizing how the vehicle behaves on Mars at temperature (roughly the first 3 months or so) we will restrict ourselves to sampling operations at tilts below about 7 degrees and will stay off anything that we think poses a high slip risk.  As we get data from rover operations and how the vehicle actually behaves on the Martian surface, we will open up the envelope to the full 20 degrees for sampling and 30 degrees for contact science activities (contact science is just using the DRT, MAHLI, and APXS on surface targets, like what Spirit and Opportunity did with their robotic arms)." (Цитата з "Sampling Mars, Part 3: Key Challenges in Drilling for Samples"). Отож, спочатку просто торкнулися. Точніше, притиснулися із робочою силою. Залишили так на ніч (сол 171). Нічого не зсунулося. Потім легенько стукнули свердлом, але без обертання. Потім стукнули сильніше:

Пробні "штурхання". Ліворуч, зверху -- свердло, фото ChemCam (без лазера :), сол 172. Праворуч зверху -- свердло трішки торкається поверхні, сол. 174. Решта, ліворуч: три збільшення місця контакту/удару, зробленого 174-го сола, праворуч -- 176-го.
(c) NASA / JPL / MSSS / LANL / CNES / IRAP / Impreprex
Анімація -- місце другого (176 сол) "проникнення", до і після. (c) NASA / JPL / MSSS / Astro0
Зі сторони це виглядало якось так:
Приклали-просверлили-подивилися-забрали. Сол 182, перше справжнє свердління. (c) NASA/JPL-Caltech
Те ж, зблизька. Взято тут: "Первые скважины в Марсе. Сол 173-190".
Потім просвердлили невелику дірку, недостатню, щоб зразки могли потрапити в механізм їх відбору:
Перша "свердловина" на Марсі. Глибина порядку 2 см, діаметр 1.6 см. Сол 180, MAHLI, з 5 см. (c) NASA/JPL-Caltech/MSSS
 Нарешті, 182-го сола зроблено повноцінну, 6.4-сантиметрову дірку, взято зразки:
Перший забір зразків зсередини каменюки на Марсі. Сол 182. Глибина 6.4 см, MAHLI. (c) Curiosity's First Sample Drilling
Зразки успішно пройшли всю машинерію і опинилися у ковшику:
Перший "внутрішній" зразок після первинної обробки в CHIMRA. Сол 193, MastCam. (c) NASA/JPL-Caltech/MSSS


Зверніть увагу на сірий колір. Марс -- червоний, окиснений по саме "не можу". Сіре вказує, що всередині каменя справді може бути щось цікаве.

Далі зразок знову повернувся у нутрощі CHIMRA, для просіювання та виділення гранул правильного розміру (максимум 150 мкм -- CheMin, 1 мм -- SAM). Технічне зауваження: так як сіточка, через яку просіюють, в наземних зразках почала проявляти тенденцію "відклеюватися" по краях, щоб запобігти цьому, зменшили час вібрацій та запровадили ряд інших мір. Зламати апарат, засипавши завеликі гранули, які можуть пролізти по краях, все ж шкода.

Планувалося прочистити всі механізми кілька раз, щоб позбутися забруднення, привезеного із переповненої органікою Землі. Однак, екіпаж явно не втримався (ну, очевидно, в них були якісь серйозні міркування, наприклад, зношування апаратури, чи ще щось, але :), і зразки цього, першого, відбору, потрапили в два основних інструменти, CheMin та SAM, 22 і 23 лютого, відповідно (соли 196-197). Чекаємо на результати. :-)
 
На жаль, безпосередньо зараз (сам початок березня), на марсоході певні проблеми із одним з комп'ютерів. Системи вирішили, що один із двох еквівалентних бортових комп'ютерів поводиться некоректно (збої пам'яті?) і переключилася на інший. Наземна група розбирається, що за проблеми виникли і як їх можна вирішити. Зокрема, слід, по можливості, повернути перший із комп'ютерів у робочий стан на випадок якихось проблем із другим, активним зараз. Деталі див. "Computer Swap on Curiosity Rover", деякі нюанси переключення: "Very brief Curiosity update, sol 205: Memory anomaly and a swap to the "B-side", оперативну інформацію див. у твітері марсохода: https://twitter.com/MarsCuriosity.

Інша планета 

Вище, в основному, мова про технічну сторону. Ціль тієї розповіді, не зважаючи на певну прозаїчність, показати, що робота на іншій планеті -- справа складна, а апарати ті не дарма коштують такі безумні гроші. Задачі, які вирішують машинки в космосі та на інших планетах, все ж неймовірно складні з точки зору сучасної робототехніки та обчислювальної техніки, при всьому фантастичному прогресі цих областей останніми десятиліттями.

Однак, це ж апарат на іншій планеті! Де практично все -- нове, несподіване. Хоча і явного життя поки не видно, тому по різноманіттю до Землі далеко... Але побачити живе хотілося б. Тому людям регулярно щось ввивжається (Парейдолія, блін) -- то скелети інопланетних динозаврів, то інопланетні піраміди. Сама планета іноді підкидує щось цікавенька:
Нічого так об'єктик, правда? Взято тут, там є ще фото, із різним збільшенням. NASA з того всього аж окремий прес-реліз випустило -- конспірОлухи задовбали. Див. також посилання в прес-релізі.
Порпаючись в сирих фото, (наприклад, тут: http://curiosityrover.com/), можна ще багато чого цікавого знайти. ;-)

Більш перспективними на цікаві відкриття видаються білі, "гіпсоподібні" (поки -- лише аналогія!) прожилки:
Загадкові білі прожилки. Сол 133, Mastcam100. (c) NASA / JPL / MSSS
На деяких фото з ChemCam:
Прожилок в полі зору ChemCam, сол 157. (c) NASA / JPL / MSSS / Vitaly Egorov
вони виглядають ніби білі гранули, розділені темними перегородками. Можливо, це кристалики якогось мінералу, що "виріс" в тріщинах каменю, під час протікання/просочування скрізь них води.

Аналіз прожилок за допомогою ChemCam. Чорні лінії -- "еталонний" базальт для порівняння, блакитні -- камінь "Rapitan", червоні -- "Crest" (сол). Деталі -- в тексті.
(c) NASA / JPL / LANL / CNES / IRAP / LPGN / CNRS
Мінерал не схожий на базальти. У ньому недостача кремнію і надлишок кальцію, виявлено сірку та водень. Це схоже на ті чи інші гідратовані сульфати кальцію. На підставі цих спектрів та візуальних спостережень, науковці підозрюють, що білий матеріал -- гіпс або  щось на нього схоже. Такі мінерали якраз формуються під час просочування води тріщинами.


Вартують уваги і розсипи кульок, ймовірно -- конкрецій, (англійською), із поки що невідомим складом:
Загадкові кульки. Конкреції? Побачимо... Клікабельно! (c) NASA / JPL / MSSS
Конкреції, як відомо, теж випадають із розчинів, але за інших умов, ніж утворюються щілини з гіпсом. Крім того, сама порода нагадує наносні піщаники, (як би там не було, осадові породи):
Піщаник марсіанський. Камера MAHLI, з 3 см, ширина -- 4.3 см, 26.1 мікрон на піксель, розмір гранул аж до 2 мм (ліворуч внизу).  (c) NASA / JPL / MSSS
При чому, гранули піщаника явно завеликі для того, щоб їх могло принести повітря (принаймні так стверджує Емлі з Planetary Society), а значить мали б бути відкладені водою.

Тобто, можна припустити, що в кратері Гейла мали місце три різних "мокрих" епохи -- під час яких, відповідно, утворилася сама осадова порода, в ній утворилися прожилки та конкреції (що раніше -- конкреції чи прожилки, я поки не знаю, але "базова" порода точно перед ними :).

Щоб розказувати детальніше мені бракує компетенції, тому рекомендую почитати:
З цікавого: нарешті марсохід спробував фотографувати вночі, з підсвіткою (світлодіоди на MAHLI).
Ніч, MAHLI, біла підсвітка, ніч після 165-го сола. Камінь "Sayunei", поле зору -- 3.2 на 2.5 см.  (c) NASA/JPL-Caltech/MSSS
Та ж каменюка, що й на фото вище, ультрафіолетова підсвітка. Витримка 30 секунд. Ціль -- пошук флуоресценції (чи знайшли, поки не публікується -- аналіз вимагає часу)  (c) NASA/JPL-Caltech/MSSS

Ну що ж, чекаємо поки "екіпаж" розбереться із проблемами та завершить аналіз зразків. А на прощання, ось тут земний емісар працює:
КЛІКАБЕЛЬНО!!! А потім ще й зумабельно, інакше -- зовсім не ті враження. Панорама "Yellowknife Bay". APXS в роботі на "John Klein". Соли 168, NavCam. (c) NASA / JPL / Damien Bouic
Але йому зовсім не страшно: ;-)
Автопортрет відважного дослідника. :-) (c) NASA / JPL / MSSS / Ed Truthan

Ну, з врахуванням "дрижання" комп'ютерів -- майже зовсім.

На сьогодні все,
Дякую за увагу!

 ________________________

Література


     
Опубліковано о
Мітки: , , , ,

Немає коментарів:

Дописати коментар

Підписатися на: Дописати коментарі (Atom)