13 лет на Красной планете: марсоход Curiosity осваивает новые навыки
Спустя тринадцать лет на Марсе ровер Curiosity научился работать быстрее и экономнее. Инженеры расширили автономность и многозадачность марсохода, чтобы выжать максимум из его ядерной батареи MMRTG. Это дает запас энергии для новых измерений и съемок на склонах горы Шарп, где команда изучает странные коробчатые гряды. Эти гряды появились из-за древних подземных вод. Они могут подсказать, насколько долго Марс оставался пригодным для микробной жизни.
Главная цель улучшений проста. Нужно больше науки при тех же ресурсах. У Curiosity шесть колес, радиостанция, камеры и десять научных приборов. Каждому нужны ток и тепло, иначе электроника и механика не работают в марсианском холоде. Ранее в проектах Spirit, Opportunity и InSight использовали солнечные панели. Они зависели от чистого неба, а пыль и низкое Солнце часто отнимали рабочий день.
У Curiosity иначе. Его и Perseverance питает многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор (MMRTG). Он превращает тепло распада плутония в электричество и одновременно подзаряжает аккумуляторы. Такую систему еще называют ядерной батареей. Она долговечна, но со временем выдает меньше мощности, поэтому зарядка идет дольше и на эксперименты остается меньше часов.
Команда отвечает на это управлением энергией и временем. Раньше марсоход делал задачи строго по очереди и уходил в сон для подзарядки. Теперь он может совмещать операции. Например, передавать данные на орбитальный аппарат и параллельно ехать, работать манипулятором или вести съемку. Это сокращает длительность смены, меньше греются узлы, ниже расход энергии. Если задачи завершены раньше плана, марсоход сам уходит в сон. Даже выигрыш в 10-20 минут дает накопленный эффект. Так можно дольше поддерживать работоспособность MMRTG.
Новые приемы пригодились во время работ у коробчатых гряд, которые тянутся на многие километры на склонах горы Шарп. По данным орбитальной камеры HiRISE, такую сетку на Земле дает циркуляция подземных вод. Вода проходит по трещинам, оставляет минералы, а позже мягкая порода выветривается. На поверхности остаются жесткие стенки, похожие на паутину. Сейчас Curiosity изучает состав пород между грядами и мелкие прожилки, чтобы понять, как долго вода задерживалась в недрах и могла ли поддерживать микробы.
За кулисами этому способствует сложная инженерная игра: команда научной миссии очень бережно обращается с каждым ватт-часом. Испытания на Земле не раскрывают всех особенностей работы систем, потому что на Марсе в них вмешиваются пыль, радиация и резкие перепады температур. Руководитель группы Рейдар Ларсен сказал, что раньше инженеры вели себя как осторожные родители. Спустя 13 лет успешной работы теперь марсоходу доверяют больше ответственности.
Curiosity повзрослел и в механике. Из-за износа узла бурения команда переделала метод отбора проб, а в программное обеспечение добавили новые алгоритмы управления. Когда в одной из камер Mastcam застрял диск с цветными фильтрами, инженеры нашли обходной способ и сохранили панорамы. Для колес разработали алгоритм выбора более щадящих траекторий поездок по острым камням. Пробеги в 35 километров подтвердили, что колеса служат годами. На крайний случай предусмотрена работа даже при потере части протектора. Все это позволяет выполнять научные задачи на высоком уровне, несмотря на возраст миссии.
Выбор радиоизотопного питания окупается в долгой перспективе. Роверы с MMRTG не боятся пылевых бурь и длинных марсианских зим. А долговечность таких источников подтверждает другой рекордный проект: аппараты Voyager летают с 1977 года и до сих пор работают, потому что их приборы питают RTG на плутонии-238. Та же физика лежит в основе энергии Curiosity.
Геология горы Шарп дает редкую возможность связать энергетику, маршруты и науку в одну цепочку. Чем лучше марсоход распоряжается минутами и ваттами, тем больше образцов и снимков он успевает собрать на пути вверх по слоям, где зафиксирована история климата. Это знание нужно, чтобы понять, как из мира озер и рек получилась холодная пустыня, и насколько долго на этой планете сохранялись условия, в которых могла жить простейшая жизнь.
Подробнее о горе Шарп и ее паутине рассказали в этой статье.
Самое популярное
