Mars Science Laboratory

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Mars Science Laboratory
Mars 'Curiosity' Rover, Spacecraft Assembly Facility, Pasadena, California (2011).jpg
COSPAR 2011-070A
Start 26. listopadu 2011
Kosmodrom Cape Canaveral Air Force Station
Nosná raketa Atlas V
Stav objektu přistálo na Marsu
Provozovatel NASA - JPL
Výrobce NASA - JPL
Druh planetární sonda – vozítko
Hmotnost vzletová 900 kg


Mars Science Laboratory (MSL, Marsovská vědecká laboratoř), známější pod pojmenováním vlastního vozítka Curiosity, je kosmická sonda americké NASA určená pro průzkum povrchu Marsu. MSL je pětkrát těžší a nese desetkrát více vědeckých přístrojů než předchozí vozítka Spirit nebo Opportunity. Veze více moderních přístrojů než kterákoliv dřívější mise na Mars, a to včetně nástrojů a vybavení, které na místě umožní analýzu prášků vyvrtaných z hornin.

Hlavním cílem vozítka je zjistit, zda v minulosti nebo přítomnosti existovaly na Marsu podmínky pro mikrobiální život.[1] Nebude přímo hledat pozůstatky případných mikroorganismů. Přístroje pro vozítko připravily vědecké organizace Spojených států, Kanady, Německa, Francie, Ruska a Španělska. Očekávaná životnost vozítka MSL je alespoň jeden marsovský rok (685 pozemských dní), což umožní prozkoumat území o větší rozloze, než byla schopna předchozí vozítka. Celkové náklady projektu byly vyčísleny na 2,3 miliardy USD.

Sonda odstartovala pomocí nosné rakety Atlas V541 dne 26. listopadu 2011. Přistání v Galeově kráteru bylo úspěšně provedeno 6. srpna 2012 okolo 7:30 SELČ.[1]

Délka mise je plánována na 23 měsíců, ale vědci doufají, že vozítko bude fungovat déle.[2] Životnost radioizotopového generátoru dodávajícího energii je až 14 let.[3]

Projekt MSL je řízen Jet Propulsion Laboratory sídlící v kalifornské Pasadeně.

Cíle mise[editovat | editovat zdroj]

Projekt má čtyři cíle:.[4]

  • zjistit, zda na Marsu jsou nebo někdy byly podmínky pro vznik života,
  • analyzovat atmosféru Marsu,
  • zkoumat geologii Marsu,
  • připravit průzkum planety lidmi.

Tyto základní cíle budou dosaženy pomocí osmi konkrétních vědeckých cílů:

Konstrukce a vybavení[editovat | editovat zdroj]

Porovnání marsovských vozítek NASA: Mars Exploration Rover, Mars Pathfinder a Mars Science Laboratory

Rozměry a hmotnost[editovat | editovat zdroj]

MSL má délku 2,7 m a váží 900 kg, z toho 80 kg váží vědecké přístroje. Velikostí odpovídá automobilu Mini Cooper. Pro srovnání Mars Exploration Rover (Spirit a Oportunity) mají délku 1,6 m a váží 174 kg, včetně 6,8 kg vědeckých přístrojů.

Rychlost[editovat | editovat zdroj]

Rover MSL je schopen přejet překážky vysoké 75 cm. Maximální rychlost v terénu je odhadována na 90 m za hodinu, avšak průměrná rychlost pohybu se bude pohybovat kolem 30 m za hodinu v závislosti na nastaveném výkonu, náročnosti terénu, prokluzu kol a viditelnosti. Očekává se, že MSL urazí během své dvouleté mise minimálně 19 km.

Napájecí zdroj[editovat | editovat zdroj]

Schéma komponentů roveru

MSL je poháněn radioizotopovým termoelektrickým generátorem (RTGS) využívajícím přirozeného rozpadu plutonia 238, který byl úspěšně použitý na sondách Viking 1 a Viking 2 v roce 1976. Sluneční energie není efektivní zdroj pro operace na povrchu Marsu, protože solární panely nemusí účinně fungovat v zastíněných oblastech nebo v prašných podmínkách. Radioizotopový generátor poskytuje spolehlivý, stálý výkon ve dne i v noci. Měl by fungovat aspoň 14 let.[5] Zpočátku poskytuje 2000 W tepelného výkonu a 120 W elektrické energie.[6]

Systém regulace teploty[editovat | editovat zdroj]

Některé citlivé přístroje vyžadují stálou teplotu. To zajistí systém HRS obsahující 200 metrů trubek s kapalinou, který reguluje teplotu komponentů. Jako zdroj tepla je použito odpadní teplo radioizotopového termoelektrického generátoru.

Teploty v oblasti, kde MSL přistál, se mohou měnit od -30 do -127 °C.

Počítače[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Porovnání vnitřních počítačů na vozítkách na Marsu.
Prázdná krabice roveru

Dva identické počítače na palubě roveru jsou nazývány Rover Electronics Module (REM), obsahují paměti schopné vydržet extrémní prostředí a záření. Každá paměť počítače zahrnuje 256 kB EEPROM, 256 MB DRAM a 2 GB flash paměti. Pro srovnání, v Mars Exploration Rovers je použit počítač s 3 MB EEPROM, 128 MB DRAM a 256 MB flash paměti.

REM používají procesor RAD750, který je nástupcem RAD6000 CPU použitého v Mars Exploration Rovers. Procesor RAD750 je schopný až 400 MIPS, zatímco RAD6000 procesor je schopen jen 35 MIPS.

Rover má inerciální měřicí jednotku (IMU), která poskytuje tříosé informace o své poloze, používané při navigaci vozidla. Počítače roveru neustále sledují své vlastní systémy k udržení provozu, například regulací teploty. Aktivity jako fotografování, řízení a provoz nástrojů jsou prováděny sekvencemi příkazů, které jsou odesílány ze Země. V případě problémů s hlavním počítačem má vozidlo identický záložní počítač, který může převzít řízení a pokračovat v misi.

Mars Hand Lens Imager[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Mars Hand Lens Imager.

Mars Hand Lens Imager (MAHLI) je jedna ze 17 fotografických kamer na vozítku MSL a je namontována na robotické paži na věži vozítka. Primárně je zařízení určeno k pořizování mikroskopických snímků hornin a půdy, ale může být použito k pořizování i jiných snímků. MAHLI je schopno nasnímat fotografie ve věrných barvách o velikosti 1600×1200 pixelů s rozlišením až 13,9 mikrometrů na pixel. MAHLI disponuje ohniskovou vzdáleností od 18,3 mm do 21,3 mm a úhlem pohledu od 33,8 do 38,5 stupňů.[7] MAHLI disponuje bílým a ultrafialovým LED osvětlením pro snímání ve tmě nebo fluorescenčním spektru. Umožňuje mechanické zaostřování od několika desítek milimetrů až do nekonečna.[7] Systém může pořizovat snímky procesem hyperfokus (focus stacking, složené snímky s velkou hloubkou ostrosti).[8] Může ukládat snímky ve formátu RAW nebo v reálném čase použít ztrátovou kompresi ve formátu JPEG.[7]

Raketa Atlas V

Nosná raketa[editovat | editovat zdroj]

MSL byl vypuštěn pomocí rakety Atlas V dne 26. listopadu 2011.[9] Tento nosič byl použit i k vynesení sond Mars Reconnaissance Orbiter a New Horizons. Konkrétně MSL byl vypuštěn pomocí rakety Atlas V 541, která je schopna vynést 8672 kg na geostacionární oběžnou dráhu. Startovací fáze mise se spustila v okamžiku, když sonda MSL přešla na odpalovací rampě na vnitřní zdroj, a skončila, když se sonda MSL oddělila od rakety.

Přistávací systém[editovat | editovat zdroj]

MSL přistávací schéma pro vstup do vnější atmosféry
MSL přistávací schéma pro sestup padákem, zbrzděný vstup a přistání pomocí raketového jeřábu

Přistání velké sondy na Marsu je obtížný úkol: atmosféra je příliš hustá na použití brzdících raket, ale příliš řídká na použití padáků. I když některé předchozí mise použily k přistání airbagy, které je na povrchu nakonec zabrzdily, MSL byl pro tuto volbu příliš velký.

Pro sestup MSL byla v přesném pořadí použita kombinace několika systémů, podle nich lze celou operaci rozdělit do čtyř fází. Dvě z nich – manévrování během vztlakového průletu atmosférou a raketový jeřáb – byly na Marsu použity poprvé.[2]

Navigovaný vstup do atmosféry[editovat | editovat zdroj]

MSL se přiblížila k cílovému bodu na povrch Marsu pomocí přesného systému pro „přiblížení, průlet a přistání“ (EDL), který využíval zkušeností z modulů Apollo: ke korekci dráhy se využíval vztlakový efekt při průletu atmosférou. Rozložení vztlakových sil po povrchu modulu a následné účinky na směr letu se regulovaly změnou polohy těžiště vůči ose vztlakových sil, a to pomocí pohyblivých závaží. Ta byla odhozena na konci této fáze vstupu do atmosféry.

Navigační systém nasměřoval sondu ke zvolenému cílovému bodu s přesností do 10 km, tedy do přistávací elipsy o délce hlavní osy max. 20 km.[4] Pro porovnání: vozítko Opportunity přistávalo do elipsy o délce 85 km a šířce 11 km.[10]

Hlavním zdrojem nepřesnosti je průlet a brzdění v atmosféře. Pro další zpřesnění dráhy letu a zacílení byly proto k dispozici také čtyři páry trysek reaktivního řídícího systému (RCS), každý pár o tahu cca 500 N.[zdroj?]

Vozítko bylo při průletu meziplanetárním prostorem i následném sestupu atmosférou Marsu chráněno tepelným štítem.

Sestup padákem[editovat | editovat zdroj]

Podobně jako dřívější mise Viking, Mars Pathfinder i Mars Exploration Rovers, byla také MSL zpomalena velkým padákem. Po řízeném vstupu do atmosféry, kdy se asi 11 km nad povrchem kapsle zpomalila na mírně nadzvukovou rychlost 400 m/s, byl otevřen padák[4] o průměru 16 m.[11] Ve výšce 8 km byl pak odhozen tepelný štít.

Padák zpomalil sondu až na rychlost 80 m/s. Poté, ve výšce 1,6 km nad povrchem, byl padák i s horním krytem sondy odhozen.[4]

Aktivní sestup[editovat | editovat zdroj]

Vozítko Curiosity v podvěsu pod raketovým jeřábem

Další brzdění obstaraly hydrazinové trysky jeřábu, který byl zatím pevně shora připojen k vozidlu. Trysky byly na koncích ramen okolo jeřábu. Takto se vozidlo zpomalilo až na 0,75 m/s.[4]

Přistávací fáze[editovat | editovat zdroj]

Ve výšce 20 m nad povrchem bylo vozidlo spuštěno z jeřábu na nylonových lanech dlouhých 7,5 m.[4] Vozidlo se při tom pomalu snášelo, až se koly dotklo povrchu Marsu. Samotné přistání bylo měkké. Poté, co se přístroje po dobu 2 s ujistily o tom, že vozidlo spočívá na pevné zemi, odpálily náložkami lana, která jej spojovala s raketovým jeřábem. Ten po odpojení odletěl stranou, kde o několik set metrů dále dopadl.[2] Pojízdná laboratoř se pak vydala na průzkum Marsu.

Místo přistání[editovat | editovat zdroj]

Plánované místo přistání na Aeolis Palus v Galeově kráteru

MSL přistálo v Galeově kráteru, uprostřed něhož se nachází hora Aeolis Mons, která se tyčí 5,5 km nad kráterem a skládá se z vrstevnatých hornin. Tuto horu bude Curiosity zkoumat. Místo přistání MSL je rovinná oblast v přední části hory, která má elipsovitý tvar 20 × 7 kilometrů (celý Galeův kráter má průměr 154 km).[12]

U místa přistání se nachází horniny, které se uvolnily ze stěny kráteru a ty dávají vědcům možnost zkoumat geologické složení této oblasti. Přistávací místo obsahuje také velmi hustou horninu, která je světle zbarvená – na rozdíl od jiných typů, které byly zkoumány na Marsu dříve. Může to také znamenat, že se zde dříve vyskytovalo jezero. Toto místo bude první cíl zkoumání Curiosity při hledání organických molekul.

Výzkum pokračuje[editovat | editovat zdroj]

Ke dni 17. května 2013 ujela Curiosity po povrchu Marsu celkem 740,5 metrů.[13]

V roce 2013 vozík - rover Curiosity provedl dva vrty horniny v oblasti Yellowknife Bay. Poté pozvolna přejel o 4 km dál do oblasti The Kimberley, kde koncem dubna 2014 provedl třetí vrt. Po analýze snímků bude vědci na Zemi rozhodnuto o dalším postupu.[14]

Fotografie[editovat | editovat zdroj]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Mars Science Laboratory na anglické Wikipedii.

  1. a b Vozítko Curiosity přistálo bez problémů na Marsu [online]. 2012-08-06, [cit. 2012-08-07]. Kapitola Česká televize. Dostupné online.  
  2. a b c STRAKA, Vít. Nebeský cestopis [online]. Český rozhlas Leonardo, 2012-08-25, [cit. 2012-12-04]. Kapitola Curiosity na Marsu. Čas 2:30 od začátku stopáže. Dostupné online.  
  3. SOBOTKA, Petr. Nebeský cestopis [online]. Český rozhlas Leonardo, 2012-08-25, [cit. 2012-12-04]. Kapitola Novinky z Marsu. Čas 22:20 od začátku stopáže. Dostupné online.  
  4. a b c d e f KUŽNÍK, Jan; ČTK. Obrovský úspěch. Vozítko Curiosity přistálo na Marsu, máme první foto. iDnes.cz [online]. 2012-08-06 [cit. 2012-8-7]. Dostupné online.  
  5. Mars Exploration: Radioisotope Power and Heating for Mars Surface Exploration [online]. NASA/JPL, April 18, 2006, [cit. 2009-09-07]. Dostupné online. (anglicky) 
  6. Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator [online]. NASA/JPL, January 1, 2008, [cit. 2009-09-07]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. a b c Mars Hand Lens Imager (MAHLI) [online]. NASA/JPL, [cit. 2009-03-23]. Dostupné online. (anglicky) 
  8. Kenneth S. Edgett. Mars Hand Lens Imager (MAHLI) [online]. NASA, [cit. 2012-01-11]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. čtk. Americká sonda zamířila k Marsu. MF DNES. 2011, roč. 22, čís. 28. listopadu, s. 8. ISSN 1210-1168.  
  10. Mars Exploration Rover Landings [online]. 2004-01-04, [cit. 2012-11-30]. Dostupné online. (angličtina) 
  11. Raketový padák – geniální testování
  12. Záhadný kráter Gale je ideální místo k přistání na Marsu. National Geographic Česko. 2011-12-26. Dostupné online [cit. 2012-8-7].  
  13. [cit. 2013-05-17]. Dostupné online. (angličtina) 
  14. rei, Novinky. Curiosity provedla na Marsu další vrt. Novinky.cz [online]. 2014-04-30 [cit. 2014-05-03]. Dostupné online.  

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu