вівторок, 14 жовтня 2014 р.

Curiosity -- короткий огляд 8

Приміряємося до Bonanza King
(c) NASA/JPL/Caltech/Spaceflight101
Попереднього разу марсохід святкував ювілей --- марсіанський рік роботи на поверхні. І під час і після він продовжував їхати. (Покинули ми його 669-го) Правда, тепер їхав повільніше --- регулярно ставалися якісь передчасні зупинки. Поверхня стала значно складнішою для навігації. 672-го нарешті перетнули еліпс посадки. Нагадаю, що марсохід здійснив посадку у місцевості, яка виглядала безпечнішою -- гладкою, без великих нерівностей та каменюк, щоб потім доїхати до більш цікавого, але й більш складного для посадки, місця. Тому, не дивно, що складність дороги зростає.

Маршрут, станом на сол 696. Лівіше від позиції цього сола -- плани, як вони бачилися тоді. Видно, що для збереження коліс вибирають присипані піском низини. (Стосовно проблеми із колесами -- див. також нижче).
(c) NASA / JPL / UA / Emily Lakdawalla


Марсохід значно краще вміє боротися із дюнами, ніж його попередники, хоча теж не абсолютно застрахований від проковзування і застрягання.
Переїжджаємо дюну. Сол  683, 8  липня 2014.
(c) NASA / JPL / "Gerald"
Хоча їхати є пріоритетним, поміж то втискують всілякі наукові дослідження. RAD, REMS і DAN використовуються регулярно, за кожної нагоди залучають ChemCam із її "бойовим" лазером, іноді навіть до APXS доходить.

690-го провели цікавий експеримент --- сфотографували плазму, утворену каменем, який випаровує лазер ChemCam, за допомогою мікроскопа MAHLI. Відео, яке розповідає про цей експеримент і показує, що з того вийшло:

Далі стало трохи важче. Приблизно 697-го сола (24 липня 2014) "заглючив" резервний комп'ютер, який з лютого 2013 року керував марсоходом. Дослідження проблеми зайняло тиждень. Потім (сол 709) підсунули сюрприз дюни в області Hidden Valley  -- марсохід ковзав настільки, що мусили здати назад і шукати іншу дорогу.

План подальшого маршруту, станом на 6 серпня 2014 р. Зразу після, через ковзання, було вирішено об'їхати Hidden Valley з протилежного боку. Видно Hidden Valley та інші аналогічні топоніми. (Нагадую, що назви суто службові, неофіційні -- використовуються командою марсохода для полегшення роботи).
Кольором показано ступінь небезпеки поверхні для коліс. (Детальніше нижче.)
(c) NASA / JPL / courtesy of Ashwin Vasavada
Маршрут, соли 668-744. Зокрема, видно, як об'їжджали Hidden Valley.
(c) NASA / JPL / UA / Phil Stooke
Там же, на Hidden Valley, запланували ще одну "свердловину" зробити: оголення порід виглядало як перший випадок саме тієї породи, з якої складається гора Шарпа -- ціль станції. Однак камінь, Bonanza King, виявився непосидючим -- недостатньо стабільним для свердління. Він зсунувся під час попереднього "міні-свердління". Вирішили не ризикувати, і прийшли до висновку, що шукати краще місце безпосередньо там -- не вартує, тому поїхали далі.

Distant Hills. "Ворота" до гори Шарпа. Сол 720, 16 серпня 2014.
(c) NASA / JPL / MSSS / Damia Bouic

На жаль, це відклало плани спробувати новий спосіб планування та здійснення свердління, що дозволяє помітно зменшити необхідний для нього час. (Таке планування включає, щоправда, додаткові "зміни" для наземної команди).
Маршрут протягом солів 733-747 (перетинається із попередньою картою, вище, деталізує її).
(c) NASA / JPL / UA / Phil Stooke
Відповідаючи на різкий відгук (див. нижче), але не в наслідок нього (згідно слів Емілі), команда Curiosity анонсувала "прибуття до гори Шарпа". Насправді, в такому твердженні трохи (як на мене) непомірна доля піару. До гори ще далеко. Але область Murray formation, яка вже зовсім близько, може бути породою, поверх якої розташована гора Шарпа. Можливо, це -- найдавніші породи, які марсохід взагалі зустріне! Тому, можна нарешті приступати до вирішення тих наукових задач, заради яких він туди потрапив. Якщо дане припущення правильне, наближаючись до горбів Мюррея (Murray Buttes) і далі, до гори Шарпа, марсохід рухатиметься "в геологічне майбутнє". На фото нижче -- розташування "героїв" попереднього абзацу.


Гора Шарпа і околиці. Область Мюррея (Murray formation) та інші цікаві місця.
(c) NASA / JPL / UA / Emily Lakdawalla
Краще зрозуміти, що там до чого, можна за допомогою такої пари зображень:
Геологічний контекст для розрізу на наступному зображені.
(с) NASA/JPL/Caltech/University of Arizona

(c)  NASA/JPL/Caltech

Так як вище одні карти, ще пару ксенофото:
Сол 740, 5 вересня 2014. Amargosa і Owens Valleys. Шукайте на картах вище. :-)
Біла порода десь на третині від лівого краю, трішки вище середини -- ймовірно, найстаріші марсіанські породи із побачених Curiosity. Названо їх Pahrump Hills.
(c) NASA / JPL / Iñaki Docio

Еродовані "пластинки". Емілі стверджує, що вони видаються їй несподівано тонкими навіть для марсіанської гравітації. Сол 547 (12 вересня 2014).
(с) NASA / JPL-Caltech / Malin Space Science Systems

Фргамент панорами, зробленої 751-го. Клікабельно! Оголення порід із надзвичайно різноманітними та цікавими елементами -- горизонтальні тоненькі пласти (різноманітні), потовщення, які можуть бути конкреціями, тощо.
(c) NASA / JPL / MSSS / Emily Lakdawalla

Марсохід продовжував їхати (не забуваючи про виміри) аж до 753-го, коли прибув до Pahrump Hills, де були потенційно цікаві місця для більш детального аналізу. Проїхав між 747 і 753 приблизно дві сотні метрів. Pahrump Hills -- місце дуже цікаве, тому що, ймовірно, це -- власне ті найнижчі, найдавніші породи основи гори Шарпа, про які говорилося вище.
Pahrump Hills (ближче) і Гора Шарпа ("в фоні", на горизонті). Сол 752.
(c) NASA / JPL / MSSS / Emily Lakdawalla
Свердлили та відбирали зразки дуже оперативно --- 755-го очистили від пилюки, провели інтеграцію APXS, 756-го провели попереднє свердління (2 см), щоб перевірити, наскільки мішень надійна. Камінь розколовся, але не зсунувся, тому продовжили. 757-го марсохід перезаряджав батареї -- всі ті "силові операції" потребують багато енергії, наступного сола попрацював із ChemCam, вивчаючи склад дірки та околиць, очистив і дослідив  APXS ще одну цікаву ціль (виступ, який явно краще протистояв ерозії, ніж порода навколо) і нарешті, 759-го просвердлив повноцінну дірку, відбираючи зразки для подальшого дослідження.

760-го виникла невелика проблема із гіроскопом, тому перенести зразки із свердла до ковшика не вдалося. Марсохід, правда, не нудьгував -- того та наступного солів пропатчив софт та готував SAM до роботи.

Четверта свердловина Curiosity. Соли 755-759.
(c) NASA / JPL / MSSS / Chris Simundson
Для довідки: каменюку, де свердлили, назвали Confidence Hills -- думаю, результати її досліджень ще не раз з'являтимуться.

762-го зразки нарешті перенесли до ковшика, 765-го було засипано в CheMin, для рентгеноструктурного аналізу мінералів, які він містить. Поки прилад працював, станція активно вивчала дірку та її околиці --- лазером, камерами, мікроскопом, тощо. 770-го проведено 10-годинні дослідження виділення газів за допомогою SAM, але без зразків -- щоб знати "точку відліку". (Після двох років роботи, витікання привезених із Землі органічних матеріалів, тощо, з'явилися систематичні похибки.) 772-го повторили  аналіз зразків CheMin. 773-го, 8 жовтня 2014, зразки потрапили до SAM. Чекаємо, що він там наміряє.

Я, власне, навіщо так детально (періодами) розповідаю, що марсохід робив? Справа ось в чому. По перше -- не так вже й детально, лише деякі ключові операції. По друге -- щоб показати, наскільки це важка справа -- керувати роботом на іншій, далекій планеті, так, щоб і результати отримувати, і робота не поламати. Проста для геолога (навіть в скафандрі!) задача, для марсохода розтягується на тижні роботи.

Із новин марсіанської астрофізики


 Протягом 713-го солу "Curiosity" зафіксував чергове проходження Фобоса по Сонцю:
84 кадри. Рух трішки швидший, ніж він був насправді. Видно нерівності Фобоса, видно пару сонячних плям, але решта "плямок" -- артефакти jpeg-компресії даних, які зараз доступні любителям. (Повноцінні сирі дані релізяться що-півроку.) Сол 713, 8 серпня 2014. (c) NASA / JPL / MSSS / TAMU / Emily Lakdawalla
Так як Фобос обертається дуже близько до поверхні планети, на різних таких проходженнях розміри його сильно відрізняються між спостереженням проходження в зеніті чи біля горизонту.

Колеса


Проблема із зношуванням коліс залишається. Воно, поки, не дуже шкідливе. Однак, це -- поки. Opportunity на Марсі вже 10 років працює. А він, взагалі кажучи, менш живучий, ніж Curiosity.

Спочатку вирішили, що особливою проблемою це зношування не є. Потім передумали. Спеціальна група активно займається проблемою.
Найбільш зношене, ліве-середнє колесо в різні соли.
(c) NASA / JPL / MAHLI / Emily Lakdawalla
На даний момент пошкодження повністю обмежуються "шкірою" коліс -- тоненькою настільки, наскільки її вдалося зробити, (0.75 мм), титановою майже-фольгою. Нагадаю, її призначення -- не дати марсоходу тонути в піску, а зроблена вона тоненькою для мінімізації ваги. 1 мм товщини додав би 10 кг до ваги. Ціна доставки одного кілограму на Марс захмарна, не говорячи вже про те, що жорстко обмежена зверху наявними ракетами. Тому вирішили краще зайвий науковий прилад поставити. (Гляньте, для довідки, їх вагу. :-) Силові елементи не мають жодних пошкоджень, окрім подряпин. Також, не зафіксовано деформації коліс як цілого.

Взагалі, поява отих дірок, розривів і т.д. виявилася сюрпризом. Ні, якісь пошкодження очікувалися, але щоб так. Першу серйозну діру було помічено 411-го сола. До 463-го ніхто на колеса більше уваги не звертав. 463-го -- сюрприз, здоровенна, неочікувана, дірка.

Причина -- каміння. Несподівано гостре, зафіксоване на материнській породі і всюдисуще каміння. Розриви виникають через втому металу. Він згинається під вагою марсоходу, потім вирівнюється, і так багато раз. З часом з ним стається те ж, що і з металевою пластинкою, яку довго туди-сюди згинають. Якби поверхня була більш податливою, цей ефект був би багато слабшим. Дірки роблять гострі камені. Однак, гострими каменюками на Марсі не здивуєш -- інженери їх очікували. Вони не здатні проколоти колеса Curiosity, якщо він стоїть на них. Проблема в тому, що марсохід наїжджає на них -- проколоти колесо каменем намагається не тільки вага станції, але й решта 5 коліс, рухаючи її вперед. А каміння, знову ж таки, не вступається/не відсувається.

Важливо, що жодна а із спускних станцій раніше не зустрічала такої кількості гострих, зафіксованих на "материку", каменів.

Оцінка часу життя коліс показала -- таким темпом пропрацюють зовсім мало, кілометрів 8, і "шкіра" буде дуже серйозно зруйнованою, висячи клаптями. Їхати марсохід може й так. Однак всі ті клапті, уламки, можуть пошкодити двигуни, що знаходяться в кожному колесі, і кабелі, які до них йдуть. Тому, момент такого зношення коліс слід відтягнути. Оцінки показують, що для незафіксованого гострого каміння очікуваний (консервативно -- очікуючи гіршого) шлях 13 км, тверда поверхня з малою кількістю каміння -- 30-40 км, пісок -- безмежно.

Для продовження терміну служби, було прийнято міри:
  • Акуратно об'їжджати всі гострі камені, які вдається.
  • Їхати задом наперед. По перше, найбільше зношуються ті колеса, що спереду. По друге, підвіска марсоходу така, що коли задні колеса рухаються вперед, навантаження на них значно менше. Однак, така їзда теж не безкоштовна -- через RTG марсохід мусить розвертатися, щоб сфотографувати подальший маршрут. А наступного дня знову розвернутися, щоб їхати далі. Один розворот -- 6 м, пара -- 12 м до пробігу коліс.
  • Вибір маршруту, де більше піску і менше гострих зафіксованих каменів, користуючись орбітальними даними (не тільки оптичні фото, але й спектри та дані про теплову інерцію!).
  • Перепрограмування, щоб змінити режим переїжджання каменів. Поки що в планах...
Питання -- хто винен, ой, тобто, чому не передбачили і не підготувалися? Враховуючи ціну станції -- природне питання.  Перша причина -- економія повної маси, про яку вже згадувалося вище. Друга -- під час складної процедури посадки (Sky crane, все таке), в момент розкладання підвіски, чим більша маса коліс, тим більше навантаження на підвіску та систему посадки. Тому, стимули мінімізувати вагу коліс були дуже сильні. Крім того, ніхто раніше не бачив на Марсі такої концентрації настільки "підлих" каменюк. Curiosity значно краще справляється із піщаними пастками, ніж його попередники, MER Spirit i Opportunity --- до таких сюрпризів підготувалися. Але в інших планет сюрпризи знайдуться завжди.

Детальніше див. статтю, яку я, власне, і переказував вище: "Curiosity wheel damage: The problem and solutions".


Трішки політики

Недавно було опубліковано звіт NASA review panel (групи технічної оцінки? Не знаю, як перекласти). (Скачати його можна тут). Стосувався він успішності місій, які зараз тривають, і щодо яких розглядається, чи варто продовжувати їх діяльність. (Зокрема, завдання авторів цього звіту -- оцінити, що вигідніше, продовжувати конкретні місії, чи направити відповідні кошти на запуск нових.) Всі сім місій було рекомендовано продовжити: Cassini, Lunar Reconnaissance Orbiter, MER Opportunity, Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Express (U.S. contributions), Odyssey, Curiosity.

Однак (!) відгуки щодо роботи Curiosity були дуже жорсткими. Я навіть не стану перекладати, просто зацитую огляд цього звіту від The Planetary Society:

The Curiosity rover's continued mission to explore Gale Crater was singled out as "lack[ing] specific scientific questions to be answered, testable hypotheses, and proposed measurements"
"The report also criticized the Curiosity mission's leadership for perceived hubris, calling out Project Scientist John Grotzinger for failing to appear in person to answer the panel's inquiries. That, combined with a lack of clarity on the science goals of the extended mission, left the panel "with the impression that the team felt they were too big to fail.""
 Ну, що тут скажеш? Як би там не було, таку серйозну місію, із таким серйозним, повністю справним апаратом на Марсі справді ніхто припиняти не став. Однак настійливо порекомендували не тільки їхати, але й наукою зайнятися в процесі.


Література:

Звіти Ken Herkenhoff 

  • Нотатки по-сольно можна почитати тут: "Ken Herkenhoff -- Astrogeology News". Немає особливого сенсу їх тут перераховувати. Однак найбільш оперативна інформація саме там!

Аналогічні звіти від Emily Lakdawalla

"Открытый космос Зеленого кота"

Дуже гарні огляди, від "Зеленого кота". Російською мовою, чудовий підбір фото!
Вплив пилюки на видимість.
Взято в блозі Зеленого кота.

Додатково:

Немає коментарів:

Дописати коментар