Просыпайся, марсоход «Opportunity»! Почему марсоход так назвали. Связь с орбитальными аппаратами

Оппортьюнити (англ. Opportunity, благоприятная возможность) – это один из марсоходов, запущенных НАСА в рамках программы Mars Exploration Rover. Марсоход был запущен с помощью ракеты Дельта-2 8 июля 2003 года; аппарат благополучно приземлился на поверхность Красной планеты 25 января 2004 года (за неделю до этого на другой стороне Марса опустился марсоход Спирит). Марсоход функционирует до сегодняшнего дня, тем самым превысив по продолжительности свою миссию более чем в 20 раз. Это самая длительная на сегодняшний момент миссия на поверхности планеты (Оппортьюнити сумел побить рекорд, установленный в 1982 году аппаратом Викинг-1).

Марсоход оборудован 6 колесами, а также сложной системой независимых электродвигателей, которые служат для совершения поворотов, а также для блокировки случайных поворотов, что позволяет марсоходу двигаться, не сбиваясь с курса. Электроэнергию аппарат получает от солнечных батарей. Кроме того марсоход оснащен буром для взятия проб марсианского грунта, несколькими камерами, микроскопом, а также спектрометрами.

Оппортьюнити приземлился на плато Меридиана, которое расположено на экваторе. За год марсоходу удалось преодолеть расстояние в 2,5 км. Аппарат совершил посадку в кратере Орел, проехал вблизи кратера Фрам, а также тщательно исследовал кратер Эндьюранс (а точнее химический состав его многочисленных слоев). Во время исследования было зафиксировано повышенное содержание хлора в глубоких слоях, что дало ученым возможность предположить, что ранее в кратере находилось соленое озеро.

После исследования кратера Эндьюранс Оппортьюнити направился к месту своей собственной посадки – к защитному кожуху, который предохранял посадочную платформу с марсоходом от сильного нагрева и тормозил аппарат на начальном этапе посадки. В результате исследования места падения кожуха ученые получили полезные сведения для будущего конструирования марсианских станций.

Во время изучения обломков марсоход также обнаружил необычный камень, покрытый множеством ямок - ХитШилд-Рок (Камень «Тепловой Экран»), - который при детальном изучении химического состава оказался типичным железным метеоритом. Это был первый метеорит, найденный на поверхности другой планеты, а также самый крупный метеорит, найденный по поверхности Марса: его размер составляет 60 сантиметров в поперечнике, а его высота равна 30 см. Всего марсоходом было обнаружено шесть метеоритов. Все метеориты состоят в основном из никеля и железа.

В 2010 году специалисты НАСА установили на марсоход Оппортьюнити новое программное обеспечение, которое дало возможность аппарату самостоятельно выбирать объекты для тщательного исследования. Теперь выбор объектов для изучения проходит следующим образом: при анализе изображения, поступающего в компьютер с широкоугольной камеры, марсоход выбирает на нем камни, которые соответствуют определенным критериям (форма или цвет); после этого другая фотокамера делает большое количество снимков выбранного объекта с использованием различных светофильтров.

Среди других «обновлений» во время работы марсохода стоит отдельно отметить возможность аппарата определять маршрут с учетом препятствий, а также способность определять на снимках неба облака и пылевые вихри.

Эти две фотографии, сделанные Curiosity 21 мая (слева) и 17 июня (справа) показывают, насколько отличается текущий уровень освещенности Марса, в атмосфере которого бушует пылевая буря, от нормальной ситуации.

На Марсе вот уже много недель бушует , которая покрыла практически всю планету. Из-за нее марсоход Opportunity не получает необходимого количества солнечного света, который преобразуется фотоэлементами в электричество. Ровер ушел в спящий режим и не сможет выйти из него до тех пор, пока атмосфера не очистится от пыли и солнечные лучи не достигнут поверхности Марса.

Когда это случится - пока неясно, поскольку масштаб бури лишь увеличивается, по всей видимости, в ближайшее время она не ослабнет. «Мы не можем связаться с ровером уже пару недель», - говорит Рей Арвидсон из Вашингтонского университета. Он - один из руководителей миссии Mars Exploration Rover , которая изначально включала и брата-близнеца Opportunity - марсоход Spirit. Оба ровера прибыли на Марс в январе 2004 года и дружно приступили к изучению поверхности соседа Земли.

Opportunity работает уже много лет, и работал бы и дальше, если бы не сильное запыление разреженной атмосферы Марса. На графике ниже можно видеть, как запыленность воздуха влияет на количество энергии, получаемой ровером. Энергии система вырабатывает настолько мало, что не может сделать и отправить на Землю фотографию того, что происходит вокруг нее. Последний снимок был получен учеными 10 июня этого года. Марсоход изредка «просыпается» для того, чтобы проверить запасы энергии. Если они слишком малы, ровер снова уходит в сон.

Что касается Spirit, то этот марсоход, к сожалению, перестал подавать признаки жизни 22 марта 2010 года.

Через какое-то время после того, как шторм ослабнет, Opportunity должен проснуться, и если энергии будет достаточно, то Земля получит его сигнал. Затем, когда режим получения энергии станет оптимальным, марсоход снова вернется к работе, и кто знает, сколько месяцев или лет он сможет еще проработать.

Его «старший брат» Curiosity работает в нормальном режиме, поскольку имеет на борту автономный источник питания. Он регулярно присылает снимки Марса. На фотографиях, сделанных этим аппаратом после начала пылевой бури видно , что объекты на поверхности не отбрасывают теней. Это потому, что рептилоиды пакостничают атмосфера Марса запылена настолько, что свет Солнца очень слаб. Эффект примерно такой же, как в очень облачный день на Земле, может быть, на Марсе он даже более сильный.

Ученые считают, что марсоход Opportunity переживет непогоду и уже через несколько недель будет радовать новыми данными о Красной планете.

И погрузили Opportunity во тьму.

В отличие от марсохода Curiosity , запущенного позже и оснащенного ядерным генератором, Opportunity оборудован только солнечными панелями и батареями для накопления энергии. Иными словами, любые препятствия между солнечными лучами и ровером доставляют проблемы.

Восьмого июня буря покрыла площадь более 18 миллионов квадратных километров - больше Североамериканского континента. Это не первая крупная пылевая буря, которую приходится пережить Opportunity . В 2007 году еще больший по площади ураган заставил ровер войти в режим минимальных операций на целых две недели, включая два дня без связи для сохранения энергии. Нынешняя же буря намного мощнее.

Десятого числа шторм ухудшил уровень атмосферной прозрачности почти вдвое - по сравнению с 2007-м. Тогда буря достигла максимальных 5,5 тау. Новый ураган уже равен 10,8 тау.

Mars Color Imager (MARCI) на космическом аппарате Opportunity / NASA " alt="Глобальная карта Марса, на которой видна пылевая буря. Снимок был сделан 6 июня при помощи камеры Mars Color Imager (MARCI) на космическом аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Синей точкой отмечено приблизительное расположение марсохода Opportunity / NASA " src="/sites/default/files/images_custom/2018/06/opportunity.jpg">

Глобальная карта Марса, на которой видна пылевая буря. Снимок был сделан 6 июня при помощи камеры Mars Color Imager (MARCI) на космическом аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Синей точкой отмечено приблизительное расположение марсохода Opportunity / NASA

NASA засекло существенный спад в уровнях энергии Opportunity 6 июня и перевело его в кризисный режим. Это было необходимо не только потому, что функциональность марсохода зависит от солнечных лучей, но и по причине низкой температуры поверхности Красной планеты: для корректной работы батареи ровера должны оставаться теплыми.

Это крайне энергоемкий процесс, так что для поддержания тепла необходимо столько сохраненной энергии, сколько возможно. NASA уделяет этому особое внимание: в агентстве уверены, что поломка ровера Spirit спровоцирована непосредственно его неспособностью собрать достаточно солнечного света для питания своих обогревателей.

Приборы NASA показывают, что нынешняя температура марсохода - около минус 29 °C. Минимальная рабочая температура - минус 40 °C. Тем не менее в этой ситуации буря может даже помочь: пыль, поглощающая солнечные лучи, также впитывает тепло, что, в свою очередь, повышает температуру окружающей среды и может поддержать температуру марсохода.

Есть и другой признак надежды для Opportunity . NASA сообщило, что в воскресенье, 10 июня, был получен сигнал от марсохода: следовательно, у него еще достаточно энергии для поддержания связи.

Буря может продлиться недели или даже месяцы. NASA продолжает тщательно следить за ситуацией.

История марсохода

Марсоход «Opportunity » - второй аппарат из двух отправленных к Марсу в рамках программы «Mars Exploration Rover ». Старт с Земли состоялся 7 июля 2003 года, на неделю позже запуcка его близнеца – марсохода . Приземление на Марс , а именно в кратере Игл на плато Меридиана, было совершено 25 января 2004 года, на три недели позже, чем посадка ровера «Spirit».

По устоявшейся традиции название проекту было найдено на конкурсе, победителем которого стала девятилетняя девочка Софи Коллиз, родившаяся в Сибири и удочерённая семьёй из штата Аризона.

Функционирование «Opportunity» продолжается по сей день и он является рекордсменом по длительности работы среди аппаратов, работающих на поверхности Марса. Этому способствует то, что солнечные панели ровера очищаются марсианскими ветрами.

Учитывая неоценимый вклад ровера «Оппортьюнити» в исследование Марса, его имя получил астероид 39382. Это предложение поступило от астронома Ингрид ван Хаутен-Груневельд, открывшей этот астероид совместно с Корнелисом Йоханнесом ван Хаутеном и Томом Герелсом 24 сентября 1960 года. Посадочная платформа «Оппортьюнити» получила название «Мемориальная Станция Челленджера»

Цели миссии

Главная задача миссии заключалась в изучении осадочных пород, которые предполагалось найти в кратере Гусева и кратере Эребус , где, по предположениям. когда-то находилось озеро или море.

Миссия Mars Exploration Rovers должна была заняться:

поиском и описанием разнообразных видов горных пород и почвы, которые содержали бы свидетельства существования водной среды в марсианской прошлом. В том числе, поиском образцов с минералами, которые образовались под действием осадков, испарения или осаждения воды или при гидротермальной активности;

определением распространенности и состава горных пород, минералов и видов грунта в районе приземления;

определением геологических процессов, сформировавших местность, и химического состава почвы. Речь идет о водной или ветровой эрозии, отложении осадков, гидротермальных механизмах, вулканизме и образовании кратеров;

проверкой открытий, сделанных «Марсианским разведывательным спутником» (). Это окажет помощь в определении точности и эффективности различных инструментов, использующихся при изучении геологии Марса с орбиты;

Поиском железосодержащих минералов и оценкой относительного количества определённых типов минералов, содержащих воду или сформированных в воде, например, железосодержащих карбонатов;

классификацией и определением процессов, сформировавших минералы и геологический ландшафт;

поиском геологических особенностей, существовавших на планете вместе с нахождением на поверхности жидкой воды. Оценкой условий, благоприятных для появления жизни на Марсе.

Марсоход «Opportunity» на поверхности красной планеты (рисунок)

Створки посадочной платформы смыкаются вокруг сложенного марсохода

Автопортрет «Оппортьюнити», декабрь 2004 года

«Обнажение Пейсона» на западном крае кратера Эребус

Группа инженеров и техников работает над «Тепловым блоком электроники» (WEB)

Кратер Эндевор

Инновации в миссии Mars Exploration Rovers

Контроль за опасными участками

Марсоходы мисси MER оснащены системой контроля за опасными участками, что позволяет благополучно избегать их при передвижении по поверхности планеты. Подобная система реализована впервые при исследовании Марса, она была создана в университете Карнеги-Меллона.

Цели увеличения общей производительности служат две другие похожие программы. Первая контролирует работу двигателя, осуществляет управление колесами ровера, чистящей щёткой и инструментом RAT, предназначенным для бурения породы. Вторая контролирует работу солнечных батарей марсохода, перенаправление энергии к двум аккумуляторам, выполняет функции ночного компьютера и часов марсохода.

Улучшенное зрение

В общей сложности двадцать камер, помогали марсоходам в искать следы воздействия воды на поверхности Марса, предоставляя ученым Земли качественные снимки планеты.

Технические достижения помогли уменьшить вес и размер камер, что позволило смонтировать по девять камер на каждом марсоходе и по одной на спускаемой платформе. Камеры марсоходов созданы Лабораторией реактивного движения (JPL) и на тот момент являлись лучшими камерами, которые были когда-либо работали на другой планете.

Улучшенное сжатие данных

Данные, предназначенные для передачи на Землю, обрабатывались системой сжатия данных, также разработанной Лабораторией реактивного движения. Конечный размер изображения размером 12 мегабайт составляет лишь 1 мегабайт, таким образом достигается значительная экономия памяти. Все изображения делятся программой на группы, по 30 изображений в каждой, что уменьшает риск потери данных при их передаче Сетям дальней космической связи в Австралии.

Моделирование карт местности

Инновационной особенностью миссии стала возможность создания карты окружающей местности. Такая информация очень ценна для научной группы, так как это помогает узнать возможность проходимости и угол наклона аппарата. Стереоснимки дают возможность создавать трехмерные изображения, что позволяет точно определять расположение и расстояние до объекта наблюдения.

Технология мягкой посадки

Инженерам пришлось решать непростую задачу по уменьшению скорости космического аппарата c 12000 миль в час при входе в атмосферу планеты до 12 миль в час при столкновении с поверхностью Марса. Вход в атмосферу, спуск и посадка в миссии Mars Exploration Rovers был реализован с использованием многих технологий её предшественников: миссий «Викинг» и Mars Pathfinder. Для уменьшения скорости снижения была использована унаследованная технология парашюта и хотя масса космических аппаратов миссии Mars Exploration Rovers намного превышает предыдущие, основа конструкция парашюта не изменилась, н лишь его площадь была увеличена на 40 %.

Технология подушек безопасности, примененная в миссии , также была доработана. Посадочный модуль, содержавший марсоход, находился внутри сферы из двадцати четырех надутых ячеек. Синтетический материал «Vectran», из которого были сделаны подушки безопасности, также применяется при изготовлении скафандров. Как стало ясно после нескольких проверок на падение, дополнительная масса вызывала сильные повреждения и разрыв материала. В итоге инженерами была разработана двойная оболочка из подушек безопасности, призванных избежать серьёзных повреждений при приземлении с большой скоростью, когда подушки безопасности могут войти в контакт с острыми булыжниками.

Научные результаты

«Оппортьюнити» были найдены убедительные аргументы в поддержку его главной научной миссии: поиск и исследование образцов камня и грунта, которые возможно содержат свидетельства активной водяной деятельности в марсианской прошлом. Дополнениельно с проверкой «водной гипотезы», марсоходом совершены различные астрономические измерения, а также он помог уточнить некоторые параметры марсианской атмосферы.

7 июня 2013 года состоялась специальная конференция, посвящённоая десятой годовщине старта «Opportunity», на которой руководителем научной программы марсохода Стивом Сквайрсом было заявлено, что в древности на Марсе присутствовала вода, пригодная для живых организмов. Такие выводы были сделаны при исследовании камня под названием «Esperance 6». Результаты позволяют утверждать, что несколько миллиардов лет назад этот камень контактировал с потоком воды.
Важно то, что эта вода была пресной и подходила для нахождения в ней живых организмов. Ранее все доказательства существования воды на Марсе говорили лишь о том, что на поверхности планеты была некая жидкость, больше похожая на серную кислоту, а с помощью программы «Оппортьюнити» были обнаружены следы воздействия именно пресной воды.