четвер, 26 червня 2014 р.

Curiosity -- короткий огляд 4, до початку березня 2014

Давно я не повертався до цієї теми. Півроку минуло, а півгодини знайти, щоб завершити готовий ще в листопаді попередній пост вдалося аж тепер -- не було ні настрою, ні сил. Але то таке. Продовжимо.

Станом на 465-й сол марсохід вирушив далі. Коротке замикання пов'язали із коротким замиканням в RTG. Кажуть, з ними таке буває і то не дуже серйозна проблема.

Колеса трохи діряві:
Ліве переднє колесо. Сол 463 (11 листопада 2013)


Але це теж не проблема. Детальніше див. "Yes, there seems to be a hole in Curiosity's left front wheel, and no, that's not a problem". Якщо коротко: круглі колеса критичні, коли ми хочемо економити, вільно котячись -- тертя кочення суттєво менше тертя ковзання. Однак марсохід, з такої точки зору, ледве повзе -- швидше було б небезпечно. І його двигуни достатньо потужні, що крутити навіть квадратні колеса. Основа ж їх значно міцніша, ніж проміжки, котрі пошкоджуються каменями. Міцніші колеса зробити можна, звичайно. Але це зайва вага, яку довелося б відібрати у приладів, при чому, без жодного виграшу. До прикладу, збільшення товщини на міліметр додало б 10 кг --- мінус один прилад. Правда, їхати із круглими, відносно цілими колесами, зручніше, особливо по м'якому ґрунту, тому, якщо раніш планувалося їхати "хребтами" -- щоб добре бачити територію навколо, тепер маршрут прокладають низинами, присипаними пісочком.

Крім того, в рамках перестраховки, колеса почали фотографувати частіше, практично кожного сола.
Сол 474, марсохід пильнує за своїми колесами з допомогою Navcam і Hazcam. Детальніше див. підпис до малюнку тут.
(с) NASA / JPL / Emily Lakdawalla
Десь між 477 і 485 знову оновили програмне забезпечення. Якраз проходила конференція AGU.

485-го сола (17 грудня 2013) MAHLI і APXS дослідили місце перед марсоходом, куди планувалося нарешті викинути зразки, взяті в Cumberland. 487-го їх, після багатьох місяців тягання із собою, викинули:
Викинутий зразок із Cumberland, який носили із собою (потроху засипаючи в прилади) з 279-го сола по 486-й. Готуються до забору нових зразків.
(c) NASA / JPL / MSSS
488 ще на останок провели з ними останні дослідження, фотографування і вирушили далі.

По сол 503 (3 січня 2014), робота відбувалася відносно розслаблено -- свята. Далі команда повернулася в повному складі і знову почалася жесть. :-) Якраз 3-го, до речі, минуло 10 років від посадки Spirit! Планується використання MAHLI, APXS, CheMin і SAM (для аналізу атмосфери). (Детально не описую. Див. першоджерела, дослідження дуже активні!)

Сол 513 був присвячений самолюбуванню --- марсохід фотографував колеса, потроху просуваючись, щоб роздивитися їх зі всіх сторін. Команда розробляє способи їхати, щоб вони таки менше зношувалися --- їхати задом наперед, їхати лише із чотирма активними колесами, тощо.

514-го вирушили далі:
Панорама, в напрямку гори Шарпа, сол 514. Кольори фотошоплені.
(с) NASA / JPL / Damia Bouic

Карта руху станом на сол 515. (17 лютого 2014).
(c) NASA / JPL / UA / Phil Stooke
Завдяки Емілі, знаємо, що 519-520-го марсохід вирішував, їхати через "ворота" чи ні:
Dingo Gap, сол 519, Mastcam-34.
(c) NASA / JPL / MSSS / Emily Lakdawalla
Зразу остерігалися --- дюни штука небезпечна (марсоходи-попередники, MER, не раз застрягали на багато місяців!), потім таки наважилися. Насправді, виступи воріт достатньо низькі, до 2-х метрів --- камери на щоглі станції будуть виглядати над ними, як перископ підводного човна.

Для порівняння, з орбіти цей ж об'єкт виглядає так:
Dingo Gap з орбіти (по центру, підписано). Праворуч зверху видно, як марсохід виглядає з орбіти (станом 479).
(c) NASA / JPL / UA / Emily Lakdawalla
Потроху їдучи, фотографуючи та проводячи інші дослідження, марсохід 528-го сола наблизився до Dingo Gap, оцінюючи, зможе він там безпечно проїхати, чи ні. Того ж сола він трішки наїхав на неї, щоб дослідити структуру матеріалу, з якого вона складається та його хімічний склад (що краще робити на свіжо-оголеному матеріалі):
Сол 528, дюна в проході Dingo Gap
(с) NASA / JPL / MSSS
Станом на 533-й сол було вирішено, що дюна цілком безпечна і можна спробувати проїхати.

Емілі, в своїй статті "Beautiful view into the valley beyond Dingo Gap, Curiosity sol 528" розповідає про натяки геологію цього проходу та про те, чому воно виглядає круто. А ще там дуже гарні фотографії!
Все та ж Dingo Gap. Сол 528.
(c) NASA / JPL / MSSS / Emily Lakdawalla
Також вона розповідає про оголошені "стратегічні" плани прямувати до точки Kimberley (на фото нижче підписана попередньою робочою назвою KMS-9):
Dingo Gap та KMS-9 -- запланована проміжна ціль марсохода. HiRISE. KMS-9 пізніше було перейменовано в Kimberley
NASA / JPL / UA / Emily Lakdawalla
Точка та цікава, тому що дуже нагадує Yellowknife Bay, а значить там мають бути ділянки, оголені менше мільйона років тому, в яких цілком могла зберегтися органіка. (Яка мала б бути присутня, навіть безвідносно до життя! --- метеорити, все таке, органіки в сонячній системі багато. А марсохід все ще не може визначитися, чи тендітні сліди органіки, які він бачить, не є забрудненнями, принесеними з Землі). До неї від Dingo Gap, по прямій метрів 800, але дорога явно буде довгою. За півтисячі солів марсохід подолав близько 5 кілометрів.

Також, 526-го було сфотографовано датчик вітру REMS, той, котрий зламаний. Детальніше див. "Curiosity update: imaging the nonfunctioning REMS boom, closer to Dingo Gap". Сходу не видно ніяких аномалій... Також там розповідається про принцип дії --- грубо кажучи, він гріє один елемент, міряє температуру на ньому та поруч (куди тепло може здувати вітром), і оцінює, який струм потрібен для підтримки сталої відмінності температури між ними. Жодних рухомих елементів! Все рівно зламався...

Ще одне цікаве фотографування відбулося 529-го сола, після заходу Сонця. Марсохід фотографував Землю:
Сол 529, він же 31 січня 2014, 18:47 місцевого часу. Використано три фото Mastcam-100, розділені хвилиною, та мозаїка 3 на 2 фотографій горизонту від Mastcam-34. 
(c) NASA / JPL / MSSS / James Sorenson

Оця крапка --- всі ми. Про те, як такі фотографії робляться, та як виглядають "сирі" дані, див. "Looking Backward: Curiosity gazes upon the setting Earth" та "Марсоход Curiosity сфотографировал Землю и Луну". Там же є аналіз можливості, що на цій фото видно Місяць!

Після кількох затримок, 537-го дюну таки успішно перетнули і рвонули далі, подолавши до 540-го 75 метрів:
Маршрут 423-544 соли, від Філа Стука. Чудова робота -- і багато вміщено, і підписи акуратні, детальні -- всі "топоніми", про які мова в текстах, легко знаходяться.
(c) NASA / JPL / UA / Phil Stooke
Дряпаємося на дюну. Сол 533.
(с) NASA / JPL / Chris Simundson

Це великий інженерний результат -- марсохід вперше перетнув величезну для нього дюну, висотою метр. Впевненість, що він здатен на таке, дуже важлива -- попереду багато подібних перешкод. (Особливо, враховуючи, скільки проблем з ними було в Spirit i Opportunity!) В процесі довелося боротися ще із однією проблемою --- направлена антена,  якою станція зазвичай отримує програму з Землі, переїжджаючи дюну, була у невдалій для зв'язку позиції --- RTG та ненаправлена антена блокували її. Не станеш ж крутитися на дюні, із загрозою закопатися надовго, щоб антену навести... Довелося хитрувати -- зсувати сеанси. (Враховуючи взаємодію із Deep Space Network, організацією, що займається антенами на землі, обслуговуючи десятки космічних місій, це теж не так просто. Не говорячи про втрати "активного" часу під час солу -- зазвичай сеанс зв'язку здійснюється локальним ранком.)

Зразу за дюною трапилася жилка мінералу, який осів з води, котра перколювала скрізь породу. Порода виявилася м'якшою за відклади, з того часу еродувала, і тепер ця жилка виступає над поверхнею:
Тріщина, заповнена осадженими мінералами. Сол 538.
(c) NASA / JPL / MSSS

538-го та 543-го сола ChemCam полювала за інеєм.Чи вполювали -- поки не знаю... Здається, ні.

547-го сола було випробувано новий, більш бережливий до коліс, метод руху -- задом наперед. Вийшло добре --- 95 метрів того сола, 95 --- наступного. Це, разом із вибором більш "ніжної" поверхні, сильно зменшило зношування коліс.

Продовжував він їхати і наступні соли:
Маршрут солів 548-562. (с) NASA / JPL / UA / Phil Stooke
стримуючи бажання зупинитися, дослідити який-небудь цікавий геологічний зразок,типу цих смугастих (striated) виходів породи:
Сол 548, Violet Valley.  (c) NASA / JPL / MSSS / Thomas Appéré
Хіба що 550-го зупинився трішки, досліджуючи вихід порід "Bungle Bungle" --- "склеєні", частково заокруглені каменюки різних розмірів:
"Bungle Bungle", сол 550,  мозаїка з восьми кадрів MAHLI
(c) NASA / JPL / MSSS / Thomas Appéré
 Соли 552-553-трішки 554-555-й знову активно їхали, хіба фотографуючи по дорозі. 557-й особливо не працювали, зберігаючи енергію для нічної роботи SAM, запланованої на 558-ме. Днем провели контактні та безконтактні виміри "Mount Amy" і "Johnny Cake" --- чимось ці точки зацікавили операторів. 559/560/561-го знову їхали, виконуючи попутні фотографування:

Після їзди, 561-й сол. 5 березня 2014. Navcam. Клікабельно!
(c) NASA / JPL / Damia Bouic


Об'єкти з поверхні та з орбіти

Шикарний автор статей про Curiosity (та космос взагалі), zelenyikot (див. список нижче!) зробив дуже важливу роботу. Співставив панораму із космічною "картою": "Марс: фантастический горный пейзаж от марсохода Curiosity".


(c) Автор Zelenyikot, вихідні дані --- NASA / JPL / UA.
Згідно його розрахунків, об'єкт висотою 500м видно на віддалі 59 км. (Лінія горизонту для людини на віддалі 3.6 км, проти 4.7 на Землі.)

Марс, але не Curiosity

Декілька додаткових цікавинок, не пов'язаних з марсоходом. (Пасувало б не змішувати, звичайно, але я ж тоді про них взагалі ніколи не згадаю більше...)

"Sand Waves in the Desert", від Lori Fenton  

 Розповідь про дюни, їх типи, поведінку, динаміку і т.д. Враховуючи як Марс тим добром засипаний, розуміти природу явища дуже важливо.

Дюни --- насип матеріалу, який формується потоком флюїдів. Розділяють еолові ("повітряні", "вітрові") та "водяні" ("рідинні"). На жаль, я не зміг сходу знайти відповідну термінологію українською, англійською, говорячи про еолові дюни, розділяють sand dune і sand ripple (піщані дюни):
(с) L. K. Fenton
Власне дюни, на Землі -- розміром 1-500 метрів. Причина виникнення таких структур --- нестабільність. Якщо розмір дюни більший ~20 метрів (розмір, не висота!), вона достатньо спотворює потік повітря, щоб почати рости. Можуть досягати багатокілометрових розмірів. Менших дюн на Землі не буває. Зрозуміло, що їх еволюція керується вітром, тому вони несуть інформацію про те, як дули вітри, коли дюни формувалися. Враховуючи час існування окремих дюн -- тисячі років, а також те, що іноді вони кам'яніють та зберігаються мільйони років --- дуже цінне джерело інформації про "звички" вітрів у різні епохи.

Sand ripples (піщані хвильки?) менші, ніж дюни --- розміром 1-20см. Вони, через малий розмір аж ніяк не можуть достатньо вплинути на вітер, щоб створити нестабільності. Частинки, які несе вітер, вдаряються в перешкоди --- ті ж "хвильки" далі по маршруту, вибиваючи нові із сторони, на яку дує вітер. Протилежна сторона -- захищена, там частинки залишаються нерухомими. Так вони і повзуть -- перестрибуючи від переднього краю до наступної "хвильки". Тому віддаль між ними дорівнює характерній віддалі, яку пролітають частинки піску під дією вітру.  Характерний їх час життя -- години-лічені доби. Ще існують "крупно-частинкові" (Coarse-grained ripples), які виникають через наявність великих частинок в піску --- таких, що вітер їх не піднімає, лише потроху розхитує ударами менших піщинок. В результаті на повернутій до вітру стороні  виникає "захист" із великих, повільних, піщинок. Всередині вони заповнені дрібнішими. Такі утвори є більшими за звичайні "хвильки" і рухаються повільніше.

На тому ж Марсі таких coarse-grained ripple багато. Наприклад, часто згадувана вище Dingo Gap --- аж ніяк не дюна, а coarse-grained ripple.

"Dry Ice Snowfall at the Poles of Mars" від Paul Hayne

 Полярні шапки Марса взагалі цікаві об'єкти. Чисто суб'єктивно --- вони роблять Марс ще більш схожим на Землю. Вони складаються, в основному, з води. (Її досить, щоб покрити всю планету тридцятиметровим шаром води.) Але зимою температура паде до -130С, і шапки ростуть за рахунок конденсації вуглекислого газу. При цьому, до 30%  атмосфери осідає на них, приводячи до дуже значних коливань тиску. Крім того, північна полярна шапка зберігає сухий лід --- замерзлий вуглекислий газ, цілий рік. Прилад SHARAD на Mars Reconnaissance Orbiter недавно (2011) показав, що товщина таких відкладів --- більше кілометра, мало не стільки ж, скільки його є у всій поточній атмосфері Марса!

Як ці шапки поводяться в більш тривалій перспективі --- важливий елемент розуміння історії та "функціонування" Марсу. Ключовим для розуміння цього є тепловий баланс, баланс енергій на шапках.

Так ось, стаття присвячена дослідженню снігу з вуглекислого газу! По перше, прилад Mars Climate Sounder  виявив над полюсами хмари, які містять такий сніг (зимою, звичайно).

Горизонт над південною полярною шапкою. Хмари снігу із води та із вуглекислого газу. Температура, як видно на шкалі праворуч, від -50 до -250.
(c) NASA / JPL-Caltech
Ці хмари мають дуже великий вплив на енергетичний баланс, бо не пропускають інфрачервоне випромінювання в космос.

Крім того, досліджувалося, чи може падати сніг з вуглекислого газу на поверхню. Моделювання показує, що його частка може складати десь між 0% до 40% від сумарного відкладу \( C O_2\). Ситуація, яка насправді реалізується, досліджувалося двома різними способами (деталі --- див. статтю), один з яких дав 3–20%, інший --- 7–15%. Так що, з десяток процентів вуглекислого газу осідає у вигляді снігу, решта --- як іній, "вимерзає" з атмосфери на поверхні. Хотілося б побачити, як то виглядає...

Правда, сніжинки вуглекислого газу, ймовірно, (принаймні в наземних експериментах) значно менші (в сотню раз), від водяних, і мають форму кубів із обрізаними кутами:
Ліворуч --- водяна сніжинка, справа від якої --- сніжинка вуглекислого газу. Її збільшений вигляд -- праворуч.
Автор також жартома розмірковує над перспективами катання на лижах по марсіанському "вуглекислому" снігу --- якщо знаєте англійську, не полінуйтеся, почитайте.
 

"Pretty pictures of terraced craters on Mars", від Emily Lakdawalla

Стаття містить чудові фото і дуже цікавий текст. Приклад фото ось:
Кратер з терасами. Кольори синтетичні (c) NASA / JPL / UA / Emily Lakdawalla
В статті є ще такий кратер із трьома валами! Виникають подібні "конструкції", коли метеорит влучає в шарувату поверхню, властивості шарів якої --- механічна міцність, наприклад, сильно відрізняються.

Що особливо цікаво, верхній шар --- майже чистий лід. Видно це, зокрема, по характерним багатогранним текстурам:
Багатогранники в околицях кратера із трьома валами. (с) NASA / JPL / UA / Emily Lakdawalla
Більше того, в деяких таких кратерах тераси можна розгледіти і на стінках льодяного шару. Чомусь лід там володіє різною міцністю на різних глибинах.

Література:


Звіти Ken Herkenhoff 

 

Аналогічні звіти від Emily Lakdawalla


"Открытый космос Зеленого кота"

Дуже гарні огляди, від "Зеленого кота". Російською мовою, дуже гарний підбір фото!



Додатково:

Орієнтовний майбутній маршрут (від Dingo Gap відраховуючи). Не відносьтеся до нього надміру серйозно, але уявити загальну картину допомагає.
(c) NASA / JPL / UA / Emily Lakdawalla

Немає коментарів:

Дописати коментар