Laboratorio de Ciencias de Marte

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"Laboratorio de Ciencias de Marte"
Laboratorio de Ciencias de Marte

Autorretrato "Curiosidad"
Cliente NASA
Fabricante BoeingLockheed Martin _
Operador NASA
plataforma de lanzamiento Cabo Cañaveral SLC-41 [1]
vehículo de lanzamiento atlas-5 541
lanzar 26 de noviembre de 2011, 15:02:00.211 UTC [2] [3] [4]
Duracion del vuelo 254 días terrestres
ID COSPAR 2011-070A
SCN 37936
Especificaciones
Peso 899 kg [5] ( peso en Marte equivalente a 340 kg) [6]
Dimensiones 3,1 × 2,7 × 2,1 metros
Energía 125  W de energía eléctrica, unos 100 W después de 14 años ; aproximadamente 2 kW térmicos; aproximadamente 2,5 – 2,7 kWh/ sol [7] [8]
Fuentes de alimentación RTG (utiliza la desintegración radiactiva de 238 Pu )
agente de mudanzas 4cm/s [9]
Duración de la vida activa Planificado: Sol 668 ( 686 días ) Actual: 3733 días desde el aterrizaje
Elementos orbitales
Aterrizando en un cuerpo celeste 6 de agosto de 2012, 05:17:57.3 UTC SCET
Coordenadas de aterrizaje Cráter Gale , 4°35′31″ S sh. 137°26′25″ E  / 4.59194  / -4.59194; 137.44028° S sh. 137.44028° E ej.,
equipo objetivo
Velocidad de transmisión hasta 32 kbps directo a la Tierra,
hasta 256 kbps en Odyssey,
hasta 2 Mbps en MRO [10]
memoria integrada 256 MB [11]
Resolución de imagen 2 megapíxeles
logotipo de la misión
mars.jpl.nasa.gov/msl/
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El Laboratorio de Ciencias de Marte ( MSL ) es un programa de la NASA durante el  cual el rover Curiosity de tercera generación fue entregado con éxito a Marte y operado . El rover es un laboratorio de química autónomo varias veces más grande y pesado que los rovers Spirit y Opportunity anteriores [2] [4] . El dispositivo tendrá que pasar de 5 a 20 kilómetros en unos pocos meses y realizar un análisis completo de los suelos marcianos y los componentes atmosféricos. Se utilizaron motores de cohetes auxiliares para realizar un aterrizaje controlado y más preciso [12] .

El lanzamiento del Curiosity a Marte tuvo lugar el 26 de noviembre de 2011, [13] aterrizaje suave en la superficie de Marte  el 6 de agosto de 2012. La vida útil esperada en Marte es de un año marciano ( 686 días terrestres). De agosto de 2012 a enero de 2017, caminó 15,26 km [14] .

MSL es parte del programa de exploración robótica a largo plazo de la NASA Mars Exploration Program . El proyecto, además de la NASA , también involucra al Instituto de Tecnología de California y al Laboratorio de Propulsión a Chorro . El líder del proyecto es Doug McCuistion de la NASA de la División de Otros Planetas [15] . El costo total del proyecto MSL es de aproximadamente $ 2.5 mil millones [16] .

Especialistas de la agencia espacial estadounidense NASA decidieron enviar un rover al cráter Gale [3] [17] . En un enorme embudo, las capas profundas del suelo marciano son claramente visibles , revelando la historia geológica del planeta rojo [18] .

El nombre "Curiosity" fue elegido en 2009 entre las opciones propuestas por los escolares mediante votaciones en Internet [19] [20] . Otras opciones incluyen Visión,Amanecer,Persecución,Percepción,Viaje,Amelia,Aventura Maravilla ("Milagro").

El decimonoveno módulo de aterrizaje marciano de la NASA desde que la estación interplanetaria Mariner 3 se perdió en el lanzamiento en 1964 .

Historia

En abril de 2004, la NASA comenzó a evaluar propuestas para equipar el nuevo rover con equipo científico y el 14 de diciembre de 2004, se tomó la decisión de seleccionar ocho propuestas. A fines del mismo año, se inició el desarrollo y prueba de los componentes del sistema, incluido el desarrollo de un motor monocomponente fabricado por Aerojet , que es capaz de entregar empuje en el rango de 15 a 100% del empuje máximo en una presión de sobrealimentación constante.

Todos los componentes del rover se completaron en noviembre de 2008, y la mayoría de los instrumentos y el software MSL continúan siendo probados. El sobrecosto del presupuesto del programa fue de aproximadamente $400 millones . Al mes siguiente, la NASA retrasó el lanzamiento de MSL hasta fines de 2011 debido a que no hubo suficiente tiempo de prueba.

Del 23 al 29 de marzo de 2009, se realizó una votación en el sitio web de la NASA para elegir un nombre para el rover, se dieron 9 palabras para elegir [19] . El 27 de mayo de 2009, la palabra "Curiosity" fue anunciada como ganadora, propuesta por Clara Ma , una estudiante de sexto grado de Kansas [20] [21] .

El rover fue lanzado por un cohete Atlas 5 desde Cabo Cañaveral el 26 de noviembre de 2011. El 11 de enero de 2012 se llevó a cabo una maniobra especial, que los expertos llaman "la más importante" para el rover. Como resultado de la maniobra perfecta, el dispositivo tomó un rumbo que lo llevó al punto óptimo para aterrizar en la superficie de Marte.

El 28 de julio de 2012 se realizó la cuarta corrección menor de la trayectoria, los motores se encendieron por solo seis segundos. La operación fue tan exitosa que no se requirió la corrección final, originalmente programada para el 3 de agosto [22] .

El aterrizaje fue exitoso el 6 de agosto de 2012 a las 05:17 UTC [23] . Una señal de radio que anunciaba el aterrizaje exitoso del rover en la superficie de Marte llegó a la Tierra a las 05:32 UTC [24] .

Objetivos y metas de la misión

Los cuatro objetivos principales de MSL son: [25]

Para lograr estos objetivos, se han establecido seis objetivos principales para MSL: [26] [27]

Además, como parte de la investigación, se midió el impacto de la radiación cósmica en los componentes del AMS durante el vuelo a Marte. Estos datos ayudarán a estimar los niveles de radiación que esperan a las personas en una expedición tripulada a Marte . [28] [29]

Composición


módulo de vuelo		 El módulo controla la trayectoria del Laboratorio de Ciencias de Marte durante el vuelo de la Tierra a Marte. También incluye componentes para comunicaciones en vuelo y gestión térmica. Antes de entrar en la atmósfera marciana, el módulo de vuelo y el vehículo de descenso se separan.
La parte posterior de
la cápsula .		 La cápsula es necesaria para descender a través de la atmósfera. Protege al rover de la influencia del espacio exterior y las sobrecargas durante la entrada en la atmósfera de Marte. En la parte trasera hay un contenedor para un paracaídas. Varias antenas de comunicación están instaladas al lado del contenedor.
" Grúa del cielo "
Una vez que el escudo térmico y la parte posterior de la cápsula han completado su tarea, se desatracan, despejando así el camino para que el vehículo descienda y permitiendo que el radar determine el lugar de aterrizaje. Una vez desacoplada, la grúa proporciona un descenso preciso y suave del rover a la superficie marciana, que se logra mediante el uso de motores a reacción y está controlado por radar en el rover.
El vehículo explorador de Marte Curiosity El rover, llamado Curiosity, contiene todos los instrumentos científicos, así como importantes sistemas de comunicaciones y energía. Durante el vuelo, el tren de aterrizaje se pliega para ahorrar espacio.
La parte frontal de
la cápsula con un
escudo térmico.		 El escudo térmico protege al rover del calor extremo que experimenta el módulo de aterrizaje cuando desacelera en la atmósfera marciana.



vehículo de descenso La masa del vehículo de descenso (que se muestra completo con el módulo de vuelo) es de 3,3 toneladas . El vehículo de descenso se utiliza para el descenso seguro y controlado del rover durante el frenado en la atmósfera marciana y el aterrizaje suave del rover en la superficie.

Tecnología de vuelo y aterrizaje

Módulo de vuelo

La trayectoria del Laboratorio de Ciencias de Marte de la Tierra a Marte fue controlada por un módulo de vuelo conectado a la cápsula. El elemento de potencia del diseño del módulo de vuelo es una armadura de anillo con un diámetro de 4 metros [30] , hecha de aleación de aluminio, reforzada con varios puntales estabilizadores. En la superficie del módulo de vuelo, se instalan 12 paneles solares, conectados al sistema de suministro de energía. Al final del vuelo, antes de que la cápsula entrara en la atmósfera marciana, generaron alrededor de 1 kW de energía eléctrica con una eficiencia de alrededor del 28,5 % [31] . Para operaciones de uso intensivo de energía, se proporcionan baterías de iones de litio [32] . Además, se interconectaron el sistema de alimentación del módulo de vuelo, las baterías del módulo de descenso y el sistema de alimentación del Curiosity, lo que permitió redirigir los flujos de energía en caso de mal funcionamiento [33] .

La orientación de la nave espacial en el espacio se determinó utilizando un sensor estelar y uno de los dos sensores solares [34] . El rastreador de estrellas observó varias estrellas seleccionadas para la navegación; el sensor solar utilizó el Sol como punto de referencia. Este sistema está diseñado con redundancia para mejorar la confiabilidad de la misión. Para corregir la trayectoria se utilizaron 8 motores alimentados con hidracina , cuya reserva estaba contenida en dos depósitos esféricos de titanio [32] .

El generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) de Curiosity emitía constantemente una gran cantidad de calor, por lo que, para evitar el sobrecalentamiento de la cápsula, debía ubicarse a cierta distancia de sus paredes internas. Algunos otros componentes (en particular, la batería) también se calentaron durante el funcionamiento y requirieron disipación de calor. Para ello, la cápsula está equipada con diez radiadores que vuelven a irradiar calor al espacio exterior; un sistema de tuberías y bombas aseguraba la circulación del refrigerante entre los radiadores y los dispositivos refrigerados. El control automático del sistema de refrigeración se llevó a cabo utilizando varios sensores de temperatura [32] .

El módulo de vuelo no cuenta con sistemas de comunicación propios, sin embargo, cuenta con una antena de ganancia media ("Medium Gain Antenna", MGA), la cual está conectada al transmisor del módulo de descenso [34] . La mayor parte de la comunicación durante el vuelo, así como durante la primera etapa del aterrizaje, se realiza a través de él. El MGA tiene una alta directividad , y para lograr una buena calidad de comunicación se requiere su orientación en la dirección de la Tierra [34] . El uso de una antena direccional logra tasas de datos más altas para la misma potencia de transmisión que una antena omnidireccional simple como la PLGA . Con la orientación óptima de la antena, la ganancia es de unos 18 decibelios , a través de ella se pueden transmitir señales con polarización izquierda o derecha [34] . La transmisión es a una frecuencia de 8401 MHz , la tasa de transferencia de datos es de hasta 10 kbps . La recepción se produce a una velocidad de 1,1 kbps a una frecuencia de 7151 MHz [34] .

Cápsula

La cápsula fabricada por Lockheed Martin con un peso de 731 kg protegía al Curiosity de los efectos del espacio exterior, así como de los efectos de la atmósfera marciana durante el frenado. Además, se colocó un paracaídas de freno en la cápsula. Se colocaron varias antenas en la cúpula del paracaídas para mantener la comunicación.

La cápsula constaba de dos partes: frontal y trasera. La cápsula está hecha de fibra de carbono con puntales de aluminio para mayor resistencia.

El control de la trayectoria y la realización de maniobras durante la entrada en la atmósfera marciana estuvo a cargo de ocho pequeños motores que liberaban gas. Los motores desarrollaron un empuje de unos 267 N y se utilizaron únicamente para cambiar la rotación y orientación de la cápsula. Estos motores no participaban en el frenado.

En la parte posterior de la cápsula hay un contenedor para un paracaídas, que frenó el descenso en la atmósfera. El paracaídas tiene un diámetro de aproximadamente 16 m , está fijado en 80 hilos y tiene una longitud de más de 50 metros . La fuerza de frenado generada es de 289 kN .

Se colocó un escudo térmico en el frente de la cápsula, que protegió al rover de la exposición a altas temperaturas (hasta 2000 °C ) mientras desciende en la atmósfera marciana. El diámetro del escudo térmico es de 4,57 m . Este es el escudo térmico más grande jamás fabricado para una misión de investigación. La pantalla está hecha de fibras de carbono impregnadas con resina de fenol-formaldehído (PICA), similar a la utilizada en la misión Stardust . La pantalla es capaz de soportar una carga térmica de hasta 216 W/cm² , una deformación de hasta 540  Pa y una presión de unos 37 kPa .

Siete   sensores de presión y temperatura están diseñados para recopilar datos de alta precisión sobre las cargas en el escudo térmico. Estos datos son de gran importancia para los diseñadores: con su ayuda, se pueden realizar cambios en el diseño de futuros escudos térmicos. Sin embargo, la pantalla se optimizó específicamente para la atmósfera terrestre, y no para el marciano (este último es 100 veces más raro y el 95% consiste en dióxido de carbono). Se desconocía el grosor del escudo requerido para un reingreso seguro. De acuerdo con los resultados de la simulación y para la seguridad de la misión, el espesor se hizo con un margen, pero el espesor aumenta la masa y reduce la carga útil. Los resultados del uso del escudo térmico en el MSL permitirán reducir el grosor del escudo para su uso en futuras misiones marcianas.

La cápsula está fijada en un módulo de vuelo que no tenía sus propios sistemas de comunicación. Varias antenas se colocan encima del contenedor del paracaídas de la cápsula. La banda X utiliza dos antenas, la Broadcast Parachute Antenna (PLGA) y la Tilt Broadcast Antenna (TlGa), que son necesarias para las comunicaciones en vuelo. Las antenas difieren solo en la ubicación, y cada una de ellas opera en el sector "ciego" de la otra antena. La ganancia de las antenas va de 1 a 5 dB , mientras que el contenedor del paracaídas afecta significativamente la propagación de la señal, haciendo que se refleje. Al comienzo del vuelo (a una pequeña distancia de la Tierra), los datos se transmitieron a una velocidad de 1,1 kbps , la tasa de recepción de datos alcanzó los 11 kbps . Con el aumento de la distancia, la tasa de transferencia de datos disminuyó gradualmente a varias decenas de bits por segundo.

Durante el aterrizaje, la comunicación en el rango de longitud de onda del decímetro se llevó a cabo a través de una antena de paracaídas ampliamente direccional (PUHF), que constaba de ocho pequeñas antenas fijadas en las paredes del contenedor en el que se plegó el paracaídas [35] . Como resultado, PLGA y TlGa son muy estables en comparación con las antenas omnidireccionales y receptoras: la información se puede transmitir en condiciones de vuelo extremas, incluso a altas velocidades. Este diseño se utilizó anteriormente con éxito en Phoenix . La ganancia de la antena es de -5 a +5 dB y la tasa de datos es de al menos 8 kbps .

Sky Crane

Después de la separación del paracaídas a una altitud de aproximadamente 1800 m , se realiza un descenso adicional utilizando ocho motores a reacción. Su diseño es similar a los motores freno utilizados en el programa Viking , pero se han mejorado los materiales utilizados y los sistemas de control. Cada uno de los motores genera un empuje de 0,4 a 3,1 kN , impulso específico 2167 N s/kg . Además, existe un modo especial de bajo consumo (1% del consumo máximo de combustible) que se utiliza para calentar los motores y mejorar su tiempo de reacción. El consumo de combustible promedia 4 kg por segundo con una reserva de 390 kg . Durante esta fase se utilizaron dos baterías de sulfuro de hierro y litio para el suministro de energía . [36]

Para ajustar la velocidad y medir la distancia a la superficie, se utiliza el sistema de radar Terminal Descent Sensor (TDS), montado en varillas especiales. Entra en acción a una altura de 4 km y a velocidades inferiores a 200 m/s . El sistema opera en banda Ka ( 36 GHz ) y emite señales de 12 W a través de seis pequeñas antenas, cada una con un ángulo de apertura de 3°. Gracias a su ubicación, el sistema de navegación recibe datos precisos sobre el movimiento en los tres ejes, lo cual es muy importante para usar la "grúa aérea". El sistema pesa 25 kg y consume 120 vatios de potencia durante el funcionamiento activo. [36]

El Sky Crane es la parte más pesada de todo el vehículo de descenso. Se puso a trabajar a unos 20 metros de la superficie y bajó el Curiosity sobre cables de nailon desde una altura de ocho metros como una grúa. Este método de descenso es más difícil que las bolsas de aire utilizadas por los rovers anteriores, que fueron diseñados para terrenos irregulares y una reducción significativa de impactos (velocidad de contacto: 0,75 m/s para MSL, alrededor de 12 m/s para misiones MER, 29 m/s para la sonda "Beagle-2" ). La velocidad vertical del Curiosity durante el aterrizaje es tan baja que su tren de aterrizaje puede absorber completamente la fuerza del impacto; por lo tanto, no se requieren dispositivos amortiguadores adicionales, en contraste con, por ejemplo, los vehículos Viking-1 y Viking-2 , que usaban patas de aterrizaje con amortiguadores de nido de abeja de aluminio incorporados, que colapsan durante el aterrizaje, absorbiendo la carga de impacto. . Durante un aterrizaje suave, el rover utilizó sensores de presión para determinar el momento en que se dispararon los cables: la información de estos sensores permitió determinar si Curiosity estaba en la superficie total o parcialmente (no con todas las ruedas). Cuando el rover estaba en la superficie de Marte, los cables y el cable se desconectaron, y la "grúa del cielo", aumentando la potencia de los motores, voló a una distancia de 650 metros del rover para realizar un aterrizaje forzoso. El proceso de bajar el rover sobre los cables tomó 13 segundos .

Durante la fase de descenso, el rover tiene solo un sistema de comunicación: el "Transpondedor de espacio profundo pequeño" (SDSt), un transmisor que opera en la banda X (8-12 GHz). Este es un sistema avanzado que ya se utiliza en el Mars Exploration Rover . [34] Dos mejoras importantes: mayor estabilidad de la señal con cambios de temperatura y menos fugas de componentes espectrales [34] . SDSt es responsable de la comunicación durante todo el vuelo y el aterrizaje en la superficie de Marte. El rover tiene una antena idéntica que, sin embargo, no comienza a funcionar hasta después del aterrizaje. Se reciben señales con un nivel de -70 dBm , el ancho de banda depende de la intensidad de la señal y del ajuste (de 20 a 120 hercios ) [34] . La tasa de transferencia de datos se ajusta automáticamente, dependiendo de la calidad de la señal, dentro del rango de 8 a 4000 bps [34] El sistema pesa 3 kg y consume 15 W de electricidad.

Dado que las señales SDSt son débiles, se utiliza un "amplificador de tubo de onda viajera" (TWTA) para amplificarlas, cuyo elemento clave es el tubo de onda viajera . Se utiliza una versión modificada del TWT instalado en el MRO . TWTA consume hasta 175 W de energía eléctrica, potencia de señal de radio, hasta 105 W. El sistema está protegido de baja y alta tensión y pesa 2,5 kg [34]

En la última etapa del aterrizaje, después de la separación de la cápsula, la "Antena de baja ganancia de descenso" (DLGA) proporciona la comunicación con la estación terrestre. Es una guía de ondas abierta que se utiliza como antena. Anteriormente, la señal se transmitía desde el vehículo de descenso a las etapas anteriores a través de esta guía de ondas. La ganancia de la antena varía de 5 a 8 dB , ya que la señal está sujeta a reflejos e interferencias de elementos estructurales cercanos. El peso de una antena de este tipo es de 0,45 kg [34] .

Tras la separación de la cápsula, se pierde el contacto entre el sistema de comunicación UHF y la antena PUHF, y son sustituidos por la "Antena UHF de Descenso" (DUHF), que sigue transmitiendo datos en esta frecuencia. [34] La ganancia de esta antena también está muy sujeta a variaciones debido a los reflejos y la interferencia de las estructuras circundantes y oscila entre −15 y +15 dB [34] .

Nave espacial

La masa de la nave espacial en el lanzamiento fue de 3839 kg , la masa del rover fue de 899 kg [5] , la masa del vehículo de descenso fue de 2401 kg (incluidos 390 kg de propulsor para un aterrizaje suave); el peso del módulo de vuelo necesario para el vuelo a Marte es de 539 kg .

Masa de los componentes principales de la nave espacial.
Componentes principales Componente El peso Suma
módulo de vuelo 539 kg de los cuales 70 kg combustible
vehículo de descenso escudo térmico 382 kg
Cápsula 349 kg
"Grúa Celestial" 829 kg
Combustible 390 kg
Total 2489 kg
El vehículo explorador de Marte Curiosity 899 kg
masa entera 3388 kg

Instrumentos científicos

Dispositivos MSL:

1. MastCam: El sistema consta de dos cámaras y contiene muchos filtros espectrales. [38] Son posibles imágenes en color natural de 1600 × 1200 píxeles. El video con resolución de 720p (1280 × 720) se captura a hasta 10 cuadros por segundo y se comprime por hardware. La primera cámara, la Cámara de Ángulo Medio ( MAC ), tiene una distancia focal de 34 mm y un campo de visión de 15 grados, 1 píxel equivale a 22 cm a una distancia de 1 km . La segunda cámara, la Narrow Angle Camera ( NAC ), tiene una distancia focal de 100 mm , un campo de visión de 5,1 grados, 1 píxel equivale a 7,4 cm a una distancia de 1 km [38] Cada cámara tiene 8 GB de memoria flash, que es capaz de almacenar más de 5500 imágenes en bruto; hay soporte para compresión JPEG y compresión sin pérdidas. [38] Las cámaras tienen una función de enfoque automático que les permite enfocar sujetos a una distancia de hasta 2,1 m hasta el infinito. [41] A pesar de tener una configuración de zoom del fabricante, las cámaras no tienen zoom porque no hubo tiempo para probar. Cada cámara tiene un filtro Bayer RGB integrado y 8 filtros IR conmutables. En comparación con la cámara panorámica de Spirit and Opportunity (MER) que captura imágenes en blanco y negro de 1024 × 1024 píxeles, la MAC MastCam tiene 1,25 veces más resolución angular , mientras que la NAC MastCam tiene 1,25 veces 3,67 veces más. [41] 2. Mars Hand Lens Imager (MAHLI): El sistema consta de una cámara montada en el brazo robótico del rover, que se utiliza para tomar imágenes microscópicas de rocas y suelo. MAHLI puede capturar una imagen de 1600 × 1200 píxeles y hasta 14,5 micras por píxel. MAHLI tiene una distancia focal de 18,3 a 21,3 mm y un campo de visión de 33,8 a 38,5 grados . MAHLI tiene iluminación LED blanca y UV para trabajar en la oscuridad o usar iluminación fluorescente . La iluminación ultravioleta es necesaria para estimular la emisión de minerales carbonatados y evaporíticos, cuya presencia sugiere que el agua participó en la formación de la superficie marciana. MAHLI se enfoca en objetos tan pequeños como 1 mm . El sistema puede tomar múltiples imágenes con énfasis en el procesamiento de imágenes. MAHLI puede guardar la foto sin procesar sin pérdida de calidad o comprimir el archivo JPEG. 3. MSL Mars Descent Imager (MARDI): Durante el descenso a la superficie de Marte, MARDI transmitió una imagen en color de 1600 × 1200 píxeles con un tiempo de exposición de 1,3 ms, la cámara comenzó a disparar desde una distancia de 3,7 km y terminó en a una distancia de 5 metros de la superficie de Marte, tomó una imagen en color a una frecuencia de 5 fotogramas por segundo, la filmación duró unos dos minutos. 1 píxel equivale a 1,5 metros a una distancia de 2 km y 1,5 mm a una distancia de 2 metros, el ángulo de visión de la cámara es de 90 grados. MARDI contiene 8 GB de memoria integrada que puede almacenar más de 4000 fotos. Las tomas de cámara permitieron ver el terreno circundante en el lugar de aterrizaje. [43] JunoCam , construido para la nave espacial Juno, se basa en la tecnología MARDI . RMI utiliza la misma óptica que el instrumento LIBS. RMI examina objetos de 1 mm a una distancia de 10 m, el campo de visión es de 20 cm a esa distancia. ChemCam fue desarrollado por el Laboratorio Nacional de Los Álamos y el laboratorio francés CESR. La resolución del equipo es de 5 a 10 veces mayor que la de los equipos instalados en rovers anteriores. Desde 7 metros, ChemCam puede determinar el tipo de roca que se está estudiando (p. ej., volcánica o sedimentaria), la estructura del suelo y la roca, rastrear los elementos dominantes, reconocer el hielo y los minerales con moléculas de agua en la estructura cristalina, medir las marcas de erosión en las rocas y ayudar visualmente. en el estudio de rocas con un manipulador. El costo de ChemCam para la NASA fue de alrededor de $ 10 millones, incluido un sobrecosto de alrededor de $ 1,5 millones.El dispositivo fue desarrollado por el Laboratorio Nacional de Los Alamos en cooperación con el laboratorio francés CSR. Se completó el desarrollo y el equipo estuvo listo para su entrega al JPL en febrero de 2008.

Vehículo de lanzamiento

MSL lanzado desde Cabo Cañaveral Launch Complex 41 en un vehículo de lanzamiento United Launch Alliance Atlas-5 541 . Este propulsor de dos etapas incluye un bloque central de primera etapa de 3,8 m de diámetro con un motor RD-180 de fabricación rusa , desarrollado en la Oficina de Diseño de NPO Energomash . Tiene cuatro bloques propulsores sólidos y una etapa superior Centaurus con un carenado de morro de 5,4 my es capaz de lanzar hasta 17.443 kg a la órbita terrestre baja . Atlas 5 también se utilizó para lanzar el Mars Reconnaissance Orbiter y New Horizons . [una]

La primera y segunda etapa, junto con los motores de combustible sólido, se ensamblaron el 9 de octubre cerca de la plataforma de lanzamiento. El carenado de la cabeza con el MSL instalado se transportó a la plataforma de lanzamiento el 3 de noviembre. El lanzamiento tuvo lugar el 26 de noviembre a las 15:02 UTC de 2011.

Vuelo

Durante el vuelo Tierra-Marte, MSL registró el nivel de radiación dentro de la estación utilizando el detector de radiación cósmica RAD (Radiation Assessment Detector). Durante este tiempo, se registraron cinco destellos de actividad solar , uno de los cuales pertenecía a la clase X más potente. Durante el aterrizaje, el detector RAD se apagó. Curiosity es el primero de los vehículos marcianos, que fue especialmente equipado con dicho detector.

Reingreso, descenso y aterrizaje

El suave descenso de una gran masa a la superficie de Marte es muy difícil. La atmósfera es demasiado enrarecida para usar solo paracaídas o aerofrenado , [54] y al mismo tiempo lo suficientemente densa como para crear problemas significativos de estabilización cuando se usan motores de cohetes. [54] Algunas misiones anteriores han utilizado bolsas de aire como las bolsas de aire de los automóviles para amortiguar los impactos de aterrizaje, pero la MSL es demasiado pesada para esta opción.

El Curiosity aterrizó en la superficie marciana utilizando el sistema Precision Reentry, Descent and Landing (EDL), que logró un aterrizaje suave dentro de una elipse de aterrizaje especificada de 20 km × 7 km , [55] a diferencia de la elipse de 150 km × 20 km de Sistemas de aterrizaje de Mars Exploration Rovers (" Spirit " y " Opportunity "). [56]

Durante el aterrizaje se utilizaron 6 configuraciones diferentes del vehículo de descenso, funcionaron 76 dispositivos pirotécnicos. En una de las etapas se utilizó el paracaídas supersónico más grande jamás creado por la humanidad . [57] La ​​secuencia de aterrizaje, que constaba de reingreso, descenso y aterrizaje, se dividió en 4 partes. [58]

Reingreso controlado

El rover estaba plegado dentro de una cápsula aerodinámica que lo protegía durante el viaje espacial y la entrada a la atmósfera marciana. 10 minutos antes de entrar en la atmósfera, el módulo de vuelo se desprendió de la cápsula, que se encargaba de la potencia, comunicación y aceleración durante el vuelo interplanetario. Un minuto después, con la ayuda de los motores instalados en la cápsula, se detuvo la rotación (2 revoluciones por minuto) y se produjo una reorientación. [59] El reingreso a la atmósfera se realizó bajo la protección de una pantalla con un recubrimiento ablativo de protección térmica de fibras de carbono impregnadas con resina de fenol-formaldehído (PICA). Con un diámetro de 4,5 m, este escudo térmico es el más grande jamás lanzado al espacio [60] . Durante el vuelo en la cápsula, bajo la influencia de la resistencia , el movimiento de la nave espacial en la atmósfera marciana se ralentizó desde una velocidad de vuelo interplanetario de 5,8 km/s hasta aproximadamente el doble de la velocidad del sonido en la atmósfera marciana, momento en el cual la apertura de un paracaídas es posible. Gran parte de la compensación del error de aterrizaje se realiza mediante un algoritmo de reingreso controlado similar al que utilizan los astronautas que regresan a la Tierra durante el programa Apolo . [59] Este control utilizó la sustentación generada por la cápsula aerodinámica para compensar cualquier error de rango detectado y así llegar al lugar de aterrizaje seleccionado. Para que la cápsula aerodinámica proporcionara sustentación, su centro de masa se desplazó del eje central, lo que provocó que la cápsula se inclinara durante el vuelo atmosférico, de forma similar al módulo de comando Apolo . Esto se logró mediante dos balastos de tungsteno que pesaban alrededor de 75 kg cada uno. [59] El vector de sustentación estaba controlado por cuatro pares de propulsores del sistema de control reactivo, cada par generaba alrededor de 500 N de empuje. Antes de abrir el paracaídas, la cápsula primero dejó caer los seis balastos de tungsteno restantes, cada uno con un peso aproximado de 25 kg, para eliminar el cambio en el centro de gravedad. [59] Entonces, a una altitud de unos 10 km a una velocidad de 470 m/s, el paracaídas se abrió.

Descenso en paracaídas

Cuando se completó la fase de reingreso y la cápsula redujo su velocidad al doble de la velocidad del sonido en la atmósfera marciana (470 m/s), un paracaídas supersónico se desplegó a una altitud de unos 10 km, [56] [61] como se había hecho . en misiones anteriores como Viking , Mars Pathfinder y Mars Exploration Rovers . Luego se dejó caer el escudo térmico. En marzo y abril de 2009, el paracaídas MSL se probó en el túnel de viento más grande del mundo y pasó las pruebas de vuelo. El paracaídas tiene 80 líneas , tiene más de 50 m de largo y unos 16 m de diámetro.El paracaídas tiene la capacidad de abrirse a una velocidad de Mach 2,2 y es capaz de generar una fuerza de frenado de hasta 289 kN en la atmósfera marciana. [61] A una altitud inferior a 3,7 km, una cámara montada en la superficie inferior del rover registró aproximadamente 5 cuadros por segundo (con una resolución de 1600 × 1200 píxeles) durante aproximadamente dos minutos, hasta que el rover aterrizó en la superficie. de Marte fue confirmado. [62]

Declinar usando empuje del motor

Después de frenar en paracaídas, a una altitud de unos 1,8 km, moviéndose a una velocidad de unos 100 m/s, el rover y el vehículo de descenso se separaron de la cápsula con el paracaídas. [56] El módulo de aterrizaje es una plataforma sobre el rover con motores cohete monopropelentes de hidracina de empuje variable montados en varillas que sobresalen de la plataforma para frenar el descenso. Los motores de este módulo se desarrollaron sobre la base de los motores utilizados en los módulos de aterrizaje Viking (Mars Lander Engine). [63] Cada uno de los ocho motores produjo un empuje de hasta 3,1 kN. [64] En ese momento, el rover se transfirió de la configuración de vuelo (estado plegado) a la de aterrizaje, mientras descendía sobre la "grúa aérea" debajo de la plataforma de tracción.

Descenso por "grulla celestial"

El sistema de grúa Sky bajó suavemente la rueda del rover hacia la superficie de Marte. El sistema constaba de tres cables que bajaban el rover y un cable eléctrico que conectaba el módulo de tracción y el vehículo de investigación. Después de bajar el rover unos 7,5 m por debajo del módulo de empuje, el sistema se detuvo suavemente y el rover tocó la superficie [56] [59] [65] [66] .

El rover esperó 2 segundos, necesario para confirmar que el aparato está sobre una superficie sólida, para lo cual se midió la carga sobre las ruedas. Después de eso, el rover cortó los cables y los cables eléctricos con pirocuchillos. La plataforma de propulsores liberada, volando a una distancia de unos 650 metros, hizo un aterrizaje forzoso [67] , mientras que el rover comenzaba los preparativos para trabajar en la superficie del planeta. Se utilizó por primera vez un sistema de descenso y aterrizaje de este tipo mediante propulsión a chorro y una "grúa aérea".

El rover hizo un aterrizaje suave en una región designada de Marte el 6 de agosto de 2012 ( Sol 0) a las 05 UTC:17:57.3 [68] . Tras aterrizar, el rover transmitió a la Tierra en baja resolución las primeras imágenes de la superficie de Marte.

El aterrizaje fue transmitido en vivo en el sitio web de la NASA. Más de 200.000 espectadores vieron el aterrizaje a través de ustream.tv. El declive atmosférico fue filmado desde la órbita por el Satélite de Reconocimiento de Marte .

Un equipo de científicos ha mapeado el área que incluye el cráter Gale. Dividieron el área en secciones cuadradas de 1,3 × 1,3 km . El rover aterrizó suavemente en el cuadrado 51, llamado "Yellowknife" ( English  Yellowknife ), dentro de la elipse de aterrizaje asignada. El 22 de agosto de 2012, el área en la que aterrizó el rover se denominó " Bradbury Landing " en honor al escritor estadounidense Ray Bradbury , autor de The Martian Chronicles, quien falleció dos meses antes de que aterrizara el rover. [69] [70] [71]

Progreso de la misión

2012

Pruebas de equipos científicos y viaje a Glenelg (Sol 1 - Sol 63)

7 de agosto - Sol 1: el rover transmitió a la Tierra la primera fotografía en color de Marte tomada por la cámara MAHLI, así como una serie de 297 imágenes en color de baja resolución (192 × 144 píxeles), de las cuales un video del descenso del rover y el aterrizaje fue editado. Estas imágenes fueron tomadas mientras la nave descendía al cráter Gale con la cámara MARDI apuntando hacia abajo.

8 de agosto - Sol 2 - Las cámaras de navegación tomaron las primeras imágenes del paisaje marciano. [72]

9 de agosto - Sol 3: el rover desplegó con éxito y dirigió la antena hacia la Tierra para la comunicación, recopiló datos sobre radiación y temperatura. El rover también transmitió a la Tierra una serie de 130 imágenes de baja resolución (144 × 144 píxeles), a partir de las cuales se realizó el primer panorama del área [73] que rodea al rover. John Grotzinger, director de investigación del Instituto de Tecnología de California, dijo que el paisaje de las imágenes recuerda mucho al desierto de Mojave en California [74] . El detector de neutrones ruso DAN se encendió en modo pasivo por primera vez y pasó con éxito la prueba. La cámara principal de MASTCAM ha sido calibrada. También se probaron los siguientes instrumentos: APXS (espectrómetro alfa), CheMin (analizador químico) y SAM.

10 de agosto - Sol 4: preparación para cambiar el software de una versión "lander" a una versión "marciana" diseñada para ejecutarse en la superficie del planeta.

11-14 de agosto - Sol 5-8 - Reemplazo de software. Curiosity envió a la Tierra las primeras imágenes ambientales de alta resolución (1200 × 1200 píxeles) tomadas por Mastcam, [75] [76] , así como nuevas imágenes de alta calidad que muestran rastros de ríos antiguos. El lugar exacto de aterrizaje del rover se determinó a partir de imágenes tomadas con la ayuda de las cámaras del aparato y el instrumento HiRISE del satélite de reconocimiento marciano .

15 de agosto - Sol 9 - Prueba de instrumentos científicos (APXS, CheMin, DAN) [77] .

17 de agosto - Sol 11: el dispositivo DAN se encendió en modo activo, funcionó durante una hora normalmente sin comentarios y se apagó cuando se ordenó. Se obtuvo la primera información científica sobre la composición de la materia marciana y sobre el fondo de radiación en el área de aterrizaje [78] . Comenzó la prueba del dispositivo REMS.

19 de agosto - 13 de sol - Primer uso de CheCam. Un rayo detector con una energía de 14 mJ con treinta pulsos cortos durante 10 segundos afectó a su primer objetivo: Stone No. 165 , ubicado a una distancia de unos tres metros del rover y llamado Coronation (del  inglés  -  "Coronation"). En el punto de impacto, los átomos de la piedra se convirtieron en un plasma ionizado luminoso y comenzaron a irradiar en el rango de luz. La luz del plasma fue capturada por ChemCam, que realizó mediciones espectrométricas en tres canales: ultravioleta, violeta visible, visible e infrarrojo cercano. La calidad del trabajo de ChemCam superó todas las expectativas y resultó ser incluso superior a la de la Tierra [79] [80] [81] . El manipulador del rover se probó con éxito [82] .

22 de agosto - 16 de sol - Primer movimiento de Rover. Curiosity avanzó 4,5 metros, giró 120 grados y retrocedió 2,5 metros. La duración del viaje fue de 16 minutos [83] .

El 29 de agosto - Sol 22 - el rover se dirigió a la región de Glenelg, viajando 16 metros al este. Además, se obtuvieron las primeras imágenes a color de la cámara MastCam MAC en alta resolución (29000x7000 píxeles, un mosaico de 130 imágenes). En total, el dispositivo transmitió dos imágenes, que capturaron el Monte Aeolis ( neof. Mount Sharp) y el panorama a su alrededor.

30 de agosto - 24 de sol - El rover viajó 21 metros hacia Glenelg [84] .

5-12 de septiembre - 30-37 de sol - El rover hizo una larga parada en su camino a Glenelg y abrió su brazo para probar los instrumentos en su torreta . El lugar donde se llevaron a cabo las pruebas no fue elegido por casualidad: durante la prueba, Curiosity tenía que estar en un cierto ángulo con respecto al sol y pararse sobre una superficie plana. Un "brazo" mecánico de 2,1 metros de largo realizaba varios movimientos y realizaba una serie de acciones. La prueba ayudó a los científicos a comprender cómo funciona el manipulador en la atmósfera marciana después de un largo viaje espacial, en comparación con pruebas similares que se realizaron en la Tierra. La distancia total recorrida por el rover durante el mes de estancia en Marte fue de 109 metros, que es una cuarta parte de la distancia desde el lugar de aterrizaje hasta la región de Glenelg [85] [86] .

14-19 de septiembre - Sol 39-43 - el rover recorrió estos días 22, 37, 27, 32 y 31 metros, respectivamente. La distancia total recorrida por el rover desde el 5 de agosto fue de 290 metros. En Sol 42, Curiosity usó una MastCam para "observar" un eclipse solar parcial causado por el tránsito de Fobos a través del disco solar [87] [88] [89] .

Sep 20 - Sol 44 - El rover, utilizando un manipulador, comenzó a explorar un trozo de roca en forma de pirámide que medía 25 centímetros de alto y 45 centímetros de ancho, bautizada como " Jake Matijevic " ( Ing.  Jake Matijevic ) en memoria de un Empleado de la NASA que fue jefe de las misiones Sojourner, Spirit y Opportunity y murió el 20 de agosto de 2012. Además, se volvieron a probar los dispositivos APXS y ChemCam [90] .

24 de septiembre - Sol 48 - El rover completó su exploración de la roca Jake Matijevic y viajó 42 metros hacia Glenelg ese mismo sol. La distancia total recorrida por el rover desde el 5 de agosto fue de 332 metros [91] .

25 de septiembre - Sol 49 - El rover viajó 31 metros en dirección a Glenelg. La distancia total recorrida por el rover desde el 5 de agosto fue de 367 metros [92] .

26 de septiembre - Sol 50 - El rover viajó 49 metros en dirección a Glenelg. La distancia total recorrida por el rover desde el 5 de agosto fue de 416 metros [93] .

2 de octubre - Sol 56: la distancia total recorrida por el rover desde el 5 de agosto es de 484 metros [94]

7 de octubre - Sol 61 - Curiosity primero recogió tierra con su balde de 7 cm para la investigación CHIMRA.

Principios de octubre de 2012: publicación de información sobre los resultados del instrumento SAM en la búsqueda de metano. Publicación de información sobre los resultados de la operación del instrumento REMS para los primeros 40 días de operación del rover.

2013

9 de febrero: Curiosity, que comenzó a perforar en la superficie de Marte, produjo la primera muestra de roca de suelo sólido [95] .

4 de julio: el rover viaja a la base del monte Sharp. Durante su viaje, que durará alrededor de un año, el rover cubrirá unos 8 km de recorrido y también llevará a cabo estudios exhaustivos del suelo, el aire y el fondo radiactivo del planeta. Un tiempo de viaje tan largo se debe a varias razones. En primer lugar, en el camino hacia Mount Sharp hay muchas formaciones de dunas de arena. El rover tendrá que sortearlos para no quedarse atascado allí para siempre, como sucedió con el rover Spirit. En segundo lugar, también se pueden descubrir muestras interesantes de rocas marcianas durante el viaje, y luego Curiosity enviará un equipo para detenerse y analizar los hallazgos.

Curiosity ha descubierto rastros de un antiguo lago en Marte. Los resultados de la investigación fueron publicados el 9 de diciembre en la revista Science (el artículo fue recibido el 4 de julio de 2013), su breve reseña la da Science World Report . Se encontraron rastros del lago en el sitio de Yellowknife Bay en Gale Crater, donde el rover ha estado operando desde agosto de 2012. El análisis de rocas sedimentarias en este sitio mostró que existió al menos un lago en el cráter Gale hace unos 3.600 millones de años. El lago era supuestamente de agua dulce y contenía los elementos químicos clave necesarios para la vida: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. Los científicos sugieren que bacterias simples como las bacterias quimiolitoautotróficas (es decir, obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos y utilizan el dióxido de carbono como fuente de carbono) podrían existir en esa agua. Los investigadores, sin embargo, llamaron la atención sobre el hecho de que aún no se han encontrado signos de vida en Marte. Según ellos, hoy solo podemos hablar del hecho de que pudo haber un lago en el cráter Gale, que podría proporcionar condiciones favorables para los microorganismos [96] .

2014

En septiembre de 2014, Curiosity llegó al pie del Monte Sharp y comenzó a explorarlo [97] .

El 23 de septiembre perforó, en los días siguientes se analizaron las muestras obtenidas [98] .

2017

Desde que aterrizó, Curiosity ha recorrido más de 16 km y ha escalado la ladera del monte Sharp 165 m [99] .

2018

Después de 18 meses de inactividad, el laboratorio a bordo del rover Curiosity volvió a funcionar gracias al trabajo de ingenieros del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, que estuvieron buscando una solución al problema durante casi un año. Los ingenieros "enseñaron" al rover cómo usar su plataforma de perforación rota de una nueva manera, y ahora el rover puede recolectar nuevamente muestras de rocas marcianas y enviarlas a su laboratorio a bordo para su análisis [100] .

Investigación científica

2012 (Sol 10 - Sol)

Los días 16 y 17 de agosto, durante la prueba del instrumento REMS, se determinó por primera vez la fluctuación de las temperaturas diarias en la zona de aterrizaje del rover (el hemisferio sur del planeta rojo, 4,5 grados de latitud sur). . El rango de temperatura de la superficie fue de +3°С a −91°С, la atmósfera en el lugar de aterrizaje fue de −2°С a −75°С [101] . El rango de fluctuaciones de la presión atmosférica varía entre un 10% y un 12% (a modo de comparación, las fluctuaciones diarias de la presión atmosférica en la Tierra no superan el 1,2%). Tales "cambios" son capaces de llevar incluso a la atmósfera enrarecida de Marte a un frenesí, que se expresa en tormentas de arena globales regulares. Además, los científicos que utilizaron el meteorógrafo REMS descubrieron que la próxima primavera marciana resultó ser inesperadamente cálida: aproximadamente la mitad del tiempo la temperatura diurna estuvo por encima de los 0 °C, la temperatura promedio fue de aproximadamente +6 °C durante el día y -70 °C. C de noche [102] .

Durante el período del 6 de agosto al 6 de septiembre, durante el cual el rover recorrió más de 100 metros , el instrumento DAN, operando en modo activo diariamente durante 15 minutos , registró un contenido de agua insignificante en el suelo, alrededor del 1,5-2 %, que es mucho menos de lo esperado. Inicialmente, se asumió que la fracción de masa de agua en el suelo en el área del cráter Gale es del 5% al ​​6,5% [103] [104] .

El 18 de septiembre, Curiosity, usando MastCam, "observó" un eclipse solar parcial causado por el tránsito de Fobos a través del disco solar. Los científicos creen que las imágenes obtenidas darán una idea de cuánto se "comprime" y "estira" Marte como resultado de la acción de las fuerzas de marea a medida que se acercan sus satélites. Estos datos ayudarán a descubrir de qué rocas se compone el planeta rojo y complementarán nuestra comprensión de cómo se formó Marte en el pasado lejano del sistema solar [105] .

El 27 de septiembre, la NASA anunció el descubrimiento por parte del rover de rastros de un antiguo arroyo que fluía en el área de estudio del rover. Los científicos han encontrado en las imágenes piezas de un conglomerado formado por capas cementadas de grava que se formaron en el fondo de un antiguo arroyo. El agua fluía a una velocidad de aproximadamente 0,9 m/s , y la profundidad era de aproximadamente medio metro. Este es el primer caso de encontrar este tipo de sedimentos de fondo y el primer descubrimiento significativo de Curiosity [106] .

El 11 de octubre, la NASA anunció los resultados de un estudio de la roca Jake Matijevic, que el rover exploró a fines de septiembre. El análisis químico de "Jake" mostró que era rico en metales alcalinos , lo cual es atípico para las rocas marcianas. A juzgar por el espectro, esta piedra es un "mosaico" de granos individuales de minerales, incluidos piroxeno , feldespato y olivino . Además, el espectrómetro APXS registró una concentración inusualmente alta de otros elementos en el Jake, incluidos zinc, cloro, bromo y otros halógenos [107] .

El 30 de octubre, la NASA anunció los resultados de un estudio de la composición mineral del suelo marciano . Estudios curiosos han demostrado que el suelo del Planeta Rojo consta de aproximadamente los mismos granos de minerales que la toba volcánica en las inmediaciones de los volcanes de las islas hawaianas . La mitad del suelo consiste en pequeños cristales de rocas volcánicas, la mayor parte de los cuales es feldespato, olivino y piroxeno. Estas rocas están muy extendidas en la Tierra en las cercanías de volcanes y cadenas montañosas. La otra mitad del suelo está compuesta de materia amorfa , cuya composición química y estructura aún no han sido estudiadas por los científicos. La composición mineral del suelo en su conjunto corresponde a la idea de que la superficie de Marte podría estar cubierta de agua en el pasado lejano del Planeta Rojo [108] .

El 28 de noviembre, en una conferencia especializada en la Universidad Sapienza de Roma, el jefe del JPL, Charles Elachi, quien está a cargo de la misión de investigación, anunció que, según datos preliminares, se encontraron moléculas orgánicas simples en el Planeta Rojo. [109] . Pero ya el 29 de noviembre, la NASA negó los "rumores de descubrimientos revolucionarios" [110] . El 3 de diciembre, la NASA anunció que el instrumento SAM había detectado cuatro compuestos orgánicos que contienen cloro, pero los expertos no están completamente seguros de su origen marciano.

2013

9 de febrero: el aparato Curiosity, que comenzó a perforar la superficie de Marte (el primero en la historia de la investigación ), obtuvo la primera muestra de roca sólida del suelo [111] .

El 12 de marzo de 2013, SAM y CheMin analizaron datos de perforación y encontraron rastros de azufre, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, fósforo y carbono [112] [113] .

2014

16 de diciembre: la NASA informa sobre el descubrimiento de compuestos orgánicos y una breve explosión de 10 veces la concentración de metano durante el estudio Curiosity [114] [115] .

2017

En septiembre de 2017, se informó la detección directa de boro en el suelo del cráter Gale utilizando el instrumento ChemCam mediante espectrometría de emisión de chispa láser . La radiación registrada por los instrumentos con una longitud de onda entre 249,75 y 249,84 nanómetros testificó el contenido de boro en la roca estudiada [116] [117] .

Resultados

Dan . Durante los primeros 100 días de operación de Curiosity, DAN realizó 120 mediciones, tanto durante el movimiento del rover como durante sus paradas. Aproximadamente la mitad de las mediciones (58 sesiones) se realizaron en modo activo y la otra mitad en modo pasivo. Los resultados nos permiten hablar sobre la naturaleza de dos capas del suelo marciano. En la misma superficie se encuentra una capa seca, de 20-40 cm de espesor, con un contenido de agua que no excede el 1% en peso, debajo de ella, a una profundidad de hasta un metro, hay un suelo con un contenido de agua relativamente alto, que varía significativamente a lo largo de la ruta y en algunos lugares supera el 4%. Es posible que la humedad siga aumentando con la profundidad, pero el instrumento DAN no puede adquirir datos a profundidades superiores a 1 m [51] .

RAD . El detector de radiación RAD se encendió mientras aún estaba en órbita terrestre en noviembre de 2011, se apagó durante el aterrizaje y luego se volvió a poner en funcionamiento en la superficie. Los primeros resultados de su trabajo se publicaron en agosto de 2012, pero un análisis completo de los datos requirió más de 8 meses de investigación. A finales de mayo de 2013 se publicó en la revista Science un artículo de científicos estadounidenses que analizaban el funcionamiento del detector de radiación RAD. Según los resultados de la investigación, los científicos llegaron a la conclusión de que los participantes en un vuelo tripulado a Marte recibirán una dosis potencialmente letal de radiación cósmica: más de 1 sievert de radiación ionizante, dos tercios de los cuales los viajeros recibirán durante un vuelo a Marte. Marte (alrededor de 1,8 milisieverts de radiación por día) [118] [119] . A principios de diciembre de 2013, se publicó en la revista Science un artículo de científicos estadounidenses del Southwestern Research Institute, en el que se afirmaba que el cuerpo de una persona o de otros seres vivos acumulará unos 0,21 milisieverts de radiación ionizante al día, diez veces más que valores similares para la tierra. Como señalan los autores del artículo, este valor es solo 2 veces menor que el nivel de radiación en el espacio exterior, medido durante el vuelo del Curiosity desde la Tierra a Marte. En total, durante un año de vida en Marte, el cuerpo humano absorberá unos 15 roentgens de radiación ionizante, que es 300 veces más que el límite de dosis anual para los trabajadores de la industria nuclear. Esta circunstancia establece el período máximo de seguridad para que las personas permanezcan en Marte sin riesgos para la salud en la cantidad de 500 días [120] . Es importante tener en cuenta que los datos de RAD se recopilaron durante el pico del ciclo de actividad solar de 11 años, en un momento en que el flujo de rayos cósmicos galácticos es relativamente bajo (el plasma solar normalmente dispersa los rayos galácticos). Además, las lecturas de RAD sugieren que será difícil buscar signos de vida directamente en la superficie de Marte, según algunos informes, una profundidad adecuada para buscar es de aproximadamente 1 metro. Sin embargo, un estudio detallado mostró que mientras que los compuestos complejos como las proteínas a una profundidad de 5 cm están sujetos a una aniquilación completa durante un período de varios cientos de millones de años, los compuestos más simples con una masa atómica de menos de 100 a.m.u. puede persistir en tales condiciones durante más de mil millones de años y se pueden detectar MSL [121] . Además, según la NASA, algunas partes de la superficie de Marte han cambiado drásticamente bajo la influencia de la erosión. En particular, Yellowknife Bay , donde se lleva a cabo parte de la misión Curiosity, fue cubierta con una capa de roca de 3 metros de espesor hace 80 millones de años, y a lo largo del borde hay áreas que quedaron expuestas hace no más de 1 millón de años. , como resultado de lo cual la capa superior estuvo expuesta a la radiación durante un período de tiempo relativamente corto [122] .

Fallas de equipos

El 21 de agosto de 2012 (Sol 15), el rover tuvo su primer mal funcionamiento: uno de los dos sensores de viento no pudo determinar la velocidad y la dirección de los flujos atmosféricos. Los expertos de la NASA sugirieron que el dispositivo fue dañado por pequeños pedazos de roca levantados de la superficie durante el aterrizaje del rover. La solución de problemas falló. Sin embargo, el móvil podrá realizar todas las mediciones necesarias utilizando otro sensor superviviente [123] .

El 9 de octubre de 2012 (Sol 62), la NASA anunció el descubrimiento de un objeto pequeño y brillante cerca del rover, que se cree que es un fragmento del propio rover. En este sentido, se decidió suspender temporalmente las operaciones planificadas con la draga para determinar la naturaleza del objeto y evaluar el posible impacto del incidente en el curso posterior de la misión [124] . A lo largo de Sol 63, el elemento descubierto se estudió en detalle utilizando CheCam. Los expertos de la NASA concluyeron que la pequeña pieza brillante era un escudo protector que protegía los componentes electrónicos de daños durante el vuelo y el aterrizaje del dispositivo. Fue pegado al Curiosity con una sustancia adhesiva, lo que reduce al mínimo la posibilidad de daño físico al rover. Por otro lado, la NASA no descarta que este fragmento sea parte del módulo de aterrizaje que se cayó durante el descenso del rover a la superficie de Marte [125] .

El 28 de febrero de 2013, Curiosity se puso en "modo seguro" durante unos días debido a una falla en el flash de la computadora [126] .

El 21 de noviembre de 2013, los expertos de la NASA detuvieron el trabajo de Curiosity en relación con la detección de una desviación de voltaje en la red entre el chasis del rover y el bus de alimentación de 32 voltios a bordo, que disminuyó de los 11 voltios estándar a 4 voltios [127 ] . El 26 de noviembre, el rover volvió a funcionar. Los expertos que analizaron la situación llegaron a la conclusión de que la causa de la caída de voltaje fue un cortocircuito interno en el generador termoeléctrico de radioisótopos del rover (el diseño del generador permite tales cortocircuitos y no afectan el rendimiento del rover). ) [128] .

Además del mal funcionamiento de los instrumentos científicos y la electrónica reales del rover, la amenaza para la misión es el desgaste natural de las ruedas, que, a mediados de 2018, no ha superado los límites calculados.

Financiación de proyectos

A partir de mediados de 2015, la financiación de la misión Curiosity continuará hasta septiembre de 2016. Cuando expire este período, los científicos empleados en el programa Curiosity solicitarán a la NASA una extensión de la misión por otros dos años. Está previsto que el proceso se repita mientras el rover permanezca operativo [129]

Hechos

  • Poco después del lanzamiento, el Laboratorio de Ciencias de Marte se adelantó a otra misión a Marte - " Phobos-Grunt " ( NPO llamada así por Lavochkin , Roskosmos ), - cuyo lanzamiento se llevó a cabo el 9 de noviembre de 2011 ( hora de Moscú ), y la llegada a Marte se planeó 1-2 meses después de que el Laboratorio de Ciencias de Marte ( AMS "Phobos-Grunt" no pudo ingresar a la trayectoria interplanetaria debido a una situación de emergencia). Al mismo tiempo, la masa del Mars Science Laboratory con la etapa superior era de más de 23 toneladas, mientras que la masa del Phobos-Grunt AMS con la etapa superior era de unas 13 toneladas. La mayor aceleración del Mars Science Laboratory en la trayectoria interplanetaria se debe principalmente a la posibilidad de frenado aerodinámico en la atmósfera marciana en el tramo final del vuelo, mientras que la órbita alrededor de Marte elegida para el Phobos-Grunt AMS no preveía el uso de frenado aerodinámico en la atmósfera marciana, sino sólo el uso de un sistema de propulsión a bordo. Además, al lanzar el Mars Science Laboratory a una trayectoria interplanetaria, se utilizó combustible con un impulso específico más alto ( hidrógeno líquido y oxígeno líquido ) en comparación con el heptilo y el tetróxido de nitrógeno utilizados en el Phobos-Grunt AMS .
  • 410 personas proporcionan el trabajo de "Curiosity" de la Tierra: 250 científicos y aproximadamente 160 ingenieros [130]
  • Dado que el día marciano es 40 minutos más largo que el día terrestre, el equipo de la misión trabajó de acuerdo con el tiempo marciano después del aterrizaje, por lo que el siguiente día laboral comenzó 40 minutos más tarde que el anterior. [131] Después de tres meses de operación en tiempo marciano, el equipo de la misión volvió a trabajar en tiempo terrestre como estaba previsto. [132]
  • La prueba del rover se retrasó solo un día marciano, mientras que durante los días del primer rover de la NASA en Marte, Sojourner, uno de cada tres días de prueba no tuvo éxito [133] .
  • Curiosity se convirtió en el primer objeto hecho por el hombre en la superficie de otro planeta en reproducir el habla humana grabada en la Tierra y transmitirla con éxito a la Tierra. En este clip de audio, el director de la NASA, Charles Boulder, felicitó al equipo de MSL por el exitoso aterrizaje y lanzamiento del rover. [134]
  • Cada rueda del rover tiene tres franjas horizontales con orificios que, a medida que el rover se mueve, dejan una huella en el suelo en forma de código Morse , que consta de las letras "J", "P" y "L" (·-- - ·--· ·-· ·) es una abreviatura de Jet Propulsion Laboratory, el desarrollador del rover.
  • La tecnología desarrollada en la NASA permitió reducir muchas veces el tamaño del dispositivo de difracción de rayos X: en Curiosity es un cubo con un lado de 25 cm (en lugar del dispositivo habitual con un volumen de dos refrigeradores). La invención, debido a su pequeño tamaño, ya ha encontrado aplicación en la Tierra en investigación farmacéutica y geológica.
  • "Curiosity" el 1 de enero de 2013 es la nave espacial más pesada que realizó un aterrizaje suave en Marte.
  • El 5 de agosto de 2013, Curiosity cantó la canción " Happy Birthday to You " para ellos mismos [135] . Esta melodía de feliz cumpleaños fue la primera melodía que se tocó en Marte [136] [137] .

MSL en la cultura

  • El trabajo del rover y el equipo de la misión ha dado lugar a la aparición de muchos dibujos temáticos en Internet, lo que no había sucedido antes con ninguna misión de este tipo [138] .
  • El número de suscriptores del microblog @MarsCuriosity en la red social Twitter , mantenido por el equipo de la misión en nombre del rover, a mediados de agosto de 2012 superó el millón de personas [139] .
  • En la serie de televisión Futurama ( temporada 7, episodio 11 ), el rover fue aplastado.
  • Curiosity aparece en los juegos Angry Birds Space [140] y Kerbal Space Program .

Galería

  • Imágenes de MRO

  • El lugar del accidente del paracaídas utilizado para aterrizar el rover Curiosity.

  • Vista de las huellas del rover Curiosity desde el espacio. El comienzo de su viaje a lo largo del cráter Gale.

  • Fotos tomadas por Curiosity

  • "Autorretrato" Curiosidad. Una foto del mástil del rover. (Cámara MAHLI)

  • Panorama de la parte inferior del rover Curiosity. A partir de fotografías tomadas con la cámara MAHLI.

  • Objetivo de calibración para la cámara MAHLI (rover Curiosity).

Vídeo

Véase también

  • Mars Pathfinder es el rover Sojourner de primera generación de la NASA y la estación de Marte automatizada.
  • Spirit  es el rover de Marte de segunda generación de la NASA. El primero de dos lanzados bajo el proyecto Mars Exploration Rover .
  • Opportunity  es el rover de segunda generación de la NASA. El segundo de dos lanzados como parte del proyecto Mars Exploration Rover .
  • Perseverance es un rover de la NASA lanzado en 2020.

Sitios de aterrizaje para estaciones automatizadas en Marte

mapa de marte

Espíritu Espíritu

Mars rover msrds simulación.jpg Oportunidad

explorador de marte residente

Modelo Viking Lander.jpg

vikingo-1

Modelo Viking Lander.jpg vikingo-2

Fénix Fénix

Mars3 módulo de aterrizaje vsm.jpg Marte-3

Curiosidad Curiosidad

Maqueta EDM salon du Bourget 2013 DSC 0192.JPG

Schiaparelli

Notas

  1. ↑ 1 2 Martin, Paul K. LA GESTIÓN DE LA NASA DEL PROYECTO DE LABORATORIO DE CIENCIAS DE MARTE (IG-11-019) . OFICINA DEL INSPECTOR GENERAL DE LA NASA. Consultado el 6 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 17 de agosto de 2012.
  2. ↑ 1 2 NASA - Mars Science Laboratory, el próximo rover de Marte  . NASA. Consultado el 6 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 29 de mayo de 2013.
  3. ↑ 12 Guy Webster . Fecha de selección de impulsores geométricos para el lanzamiento de Marte en 2011 . NASA/JPL-Caltech. Fecha de acceso: 22 de septiembre de 2011. Archivado desde el original el 17 de agosto de 2012.
  4. ↑ 12 Allard Beutel. Lanzamiento del Laboratorio de Ciencias de Marte de la NASA reprogramado para el 11 de noviembre 26  (inglés) . NASA (19 de noviembre de 2011). Consultado el 21 de noviembre de 2011. Archivado desde el original el 17 de agosto de 2012.
  5. ↑ 1 2 Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 8 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 5 de agosto de 2012. 
  6. ↑ Dmitry Gaidukevich, Alexey Kovanov. El mejor coche de la historia de la humanidad  (Español) . [email protected] (14 de agosto de 2012). Consultado el 14 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 16 de agosto de 2012.
  7. ↑ Lanzamiento del Laboratorio de Ciencias de Marte (enlace no disponible) . NASA. - "alrededor de 2.700 vatios hora por sol". Consultado el 29 de mayo de 2013. Archivado desde el original el 29 de mayo de 2013.  
  8. ↑ Laboratorio de Ciencias de Marte 2009 de la NASA  (alemán) . JPL . Consultado el 5 de junio de 2011. Archivado el 24 de septiembre de 2011 en Wayback Machine .
  9. ↑ Ruedas y  patas . NASA. Consultado el 12 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 17 de agosto de 2012.
  10. ↑ Tasas de datos/Retornos , Mars Science Laboratory  . JPL de la NASA. Consultado el 10 de junio de 2015. Archivado desde el original el 11 de junio de 2015.
  11. ↑ Laboratorio de Ciencias de Marte: Cerebros . Consultado el 16 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2019.
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