 | Ten artykuł dotyczy niedawnego lub trwającego wydarzenia. Informacje w nim zamieszczone mogą się zmienić lub zdezaktualizować. |
| Mars Science Laboratory | |
|---|---|
 | |
| Inne nazwy | MSL, Curiosity |
| Zaangażowani | NASA |
| Rakieta nośna | Atlas V 541 |
| Miejsce startu | Cape Canaveral Air Force Station, USA |
| Cel misji | Mars |
| Orbita (docelowa, początkowa) | |
| Czas trwania | |
| Początek misji | 26 listopada 2011 (16:02 CET, 15:02 UTC) |
| Data lądowania | 6 sierpnia 2012 |
| Wymiary | |
| Wymiary | 4,5 m średnicy, 3 m wys. łazik Curiosity: 3,0 m dług., 2,8 m szer., 2,1 m wys. |
| Masa całkowita | 3893 kg łazik Curiosity: 899 kg |
| Masa aparatury naukowej | 75 kg |
Mars Science Laboratory (MSL, oficjalna nazwa łazika: Curiosity[1]) – bezzałogowa misja łazika marsjańskiego, który ma za zadanie zbadać przeszłe i teraźniejsze środowisko planety wewnątrz krateru Gale. Misja rozpoczęła się wystrzeleniem sondy przy użyciu rakiety Atlas V (konfiguracja 541) z bazy sił powietrznych Cape Canaveral na Florydzie. Start nastąpił 26 listopada 2011 roku. Docelowo sonda wyląduje na Marsie 6 sierpnia 2012 roku. Łazik ma pracować przez 1 rok marsjański (tj. 98 tygodni). MSL będzie wykorzystywał (podobnie jak w sondach Voyager i Cassini) radioizotopowy generator termoelektryczny jako źródło zasilania.
Spis treści |
Badania jakie ma wykonać łazik są częścią eksperymentu, którego celem jest szersze poznanie przeszłych i obecnych procesów przebiegających w atmosferze i na powierzchni Czerwonej Planety, Wszelkie cele zostaną wykonane przez 10 instrumentów naukowych, w które wyposażony jest łazik. Aparaturę można podzielić na: zamontowany na maszcie osprzęt do badania otoczenia i wyszukiwania celów do pobrania próbek, instrumenty na ramieniu robotycznym do badań przy bezpośrednim zbliżeniu do celu oraz urządzenia wewnątrz łazika do analizy próbek i monitorowania środowiska wokół łazika.
Badanie te będą skupione wokół następujących celów:
MSL został wyniesiony przez dwustopniową rakietę Atlas V-541 dostarczoną przez firmę United Launch Alliance. Konfiguracja charakteryzuje się owiewką o średnicy 5 metrów, czterema rakietami pomocniczymi i jednym silnikiem w drugim stopniu. Dolny stopień jest napędzany dwuskładnikowym paliwem: kerozyną RP-1 (substancja palna) i ciekłym tlenem (utleniacz). Natomiast silnik drugiego stopnia jest zasilany ciekłym wodorem (paliwo) i ciekłym tlenem (utleniacz).
Start sondy MSL nastąpił na 26 listopada 2011 roku o godz. 15:02 UTC ze stanowiska startowego SLC-41 na Cape Canaveral Air Force Station[2]. Sonda została wyniesiona przez rakietę nośną Atlas V 541. Po odpaleniu pierwszego członu rakiety, zostały uruchomione 4 rakiety pomocnicze na paliwo stałe. Po ich wypaleniu (po 1 min i 30 s) zostały one planowo odrzucone. 4,5 min od startu nastąpiło wyłączenie silnika pierwszego członu i separacja członu Centaur. Ten po 10 sekundach od wyłączenia silnika pierwszego stopnia został odpalony i o 15:13 UTC ustawił ładunek na tymczasowej orbicie parkingowej o parametrach 165 km x 324 km x 35,5°. O 15:34 UTC nastąpiło ponowne odpalenie członu Centaur, w celu wprowadzenia sondy na trajektorię w kierunku Marsa. Silnik działał do 15:42 UTC i po jego wyłączeniu nastąpiła o 15:46 UTC separacja MSL od nosiciela, a stopień Centaur wykonał tzw. manewr mijania polegający na usunięciu rakiety z potencjalnej trajektorii lotu sondy[3]. Sonda znalazła się na orbicie heliocentrycznej o peryhelium 0,98 j.a., aphelium 1,53 j.a. i nachyleniu względem ekliptyki 1,7°[4].
Ta faza lotu będzie trwała 210 dni. Podstawowymi czynnościami wykonywanymi podczas tej fazy będą kontrole działania systemów pokładowych i instrumentów naukowych. Ponadto nastąpią trzy manewry korekcyjne. MSL będzie leciał trajektorią typu 1 co oznacza, że pokona mniej niż połowę drogi wokół Słońca między jedną a druga planetą. Manewry korekcyjne nastąpią 15, 120 i 180 dni po starcie.
Kolejna faza potrwa 45 dni. W jej trakcie nastąpią: trzy dodatkowe manewry korekcyjne i ewentualnie jeden awaryjny (dobę przed dotarciem). Tuż przed wejściem w atmosferę Marsa będą miały miejsce przygotowania do tej fazy (m.in. uruchomienie specjalnych przyrządów pomiarowych i podgrzewanie układów wrażliwych na zmiany temperatury).
Gdy statek przekroczy granicę atmosfery Marsa rozpocznie się ostatnia faza lotu: wejścia i lądowania (EDL – ang.: Entry, Descent and Landing). Cała faza będzie najkrótsza i potrwa kilkanaście minut, jednak będzie krytyczna dla powodzenia całej misji. Na 10 minut przed wejściem do atmosfery statek odseparuje się od modułu przelotowego (który wykonywał korekty na trajektorii do Marsa). MSL wejdzie w atmosferę na wysokości ok. 130 km nad powierzchnią. Po separacji uruchomią się przewidziane na tę fazę instrumenty pomiarowe. Następnie silniczki kapsuły zorientują statek w stałym położeniu umożliwiającym bezpieczne wejście w atmosferę. Potem zostaną odrzucone ciężary stabilizujące obrót statku. Trajektoria wejścia będzie cały czas utrzymywana przez silniki manewrujące. Kolejnym etapem podejścia będzie otwarcie spadochronów, które nastąpi na wysokości 11 km, gdy statek będzie spadał z prędkością 400 m/s. Tuż po ich otwarciu odrzucona zostanie osłona termiczna, która mieściła się na spodzie kapsuły. Zaraz po tym urządzenia radarowe i termiczne, kontrolujące wysokość statku zostaną uruchomione. Następnie dolna część kapsuły (tj. lądownik z łazikiem) odłączy się od modułu atmosferycznego ze spadochronem. Zaraz po tym zostaną uruchomione silniki lądujące lądownika, które zaczynając od wysokości 1 km. będą stopniowo redukowały prędkość i pozwalały na bezpieczne zniżanie. W trakcie tego zniżania od kapsuły na żurawiu (sky crane) zostanie wypuszczony łazik. Gdy tylko dotknie ziemi (z prędkością 75 cm/s) kapsuła z żurawiem odseparuje się od łazika i odleci na bezpieczną odległość. Po przyziemieniu komputer pokładowy przełączy się z trybu podejścia do lądowania (EDL mode) na tryb powierzchniowy (surface mode).
Na konstrukcję sondy Mars Science Laboratory składają się cztery podstawowe moduły: łazik, stopień lądowania, kapsuła i moduł przelotowy. Każdy z tych modułów odpowiada za inna fazę lotu i ma pełnić ściśle określone funkcje.
Głównym zadaniem modułu jest transport statku na trajektorii do Marsa, który zostanie osiągnięty przy pomocy odpaleń silników korekcyjnych systemu napędowego. Sam moduł ma zapewnić ponadto energię elektryczną podczas rejsu i będzie służyć do komunikacji z sondą. Moduł podczas startu będzie połączony łącznikiem pierścieniowym ze stopniem Centaur. Z drugiej zaś strony będzie przymocowany do kapsuły, w której jest umieszczony łazik. Moduł rejsowy zostanie odrzucony tuż przed wejściem w atmosferę Marsa.
Moduł zbudowany jest w większości z aluminium i ma kształt płaskiego walca. Wyposażony jest w radiator i ułożone w kształcie pierścienia baterie słoneczne. System napędowy tworzy 8 silników korekcyjnych zasilanych hydrazyną. Stopień jest stabilizowany obrotowo. Nawigację statku stanowią: czujnik światła słonecznego, szukacz gwiazd i system kontroli bezwładnościowej. Cały system nawigacyjny jest połączony z łazikiem, który ma za zadanie przetwarzać i wysyłać informacje z sondy. Kolejnym zadaniem modułu jest kontrola temperatury. Zostanie to osiągnięte dzięki termostatom zamontowanym wewnątrz korpusu przelotowego i radiatorowi głównemu wraz z radiatorami pomocniczymi na zewnątrz obudowy. Łączność z Ziemią zapewni antena średniego zysku działająca w paśmie X.
Kapsuła stanowi osłonę aerodynamiczną sondy. Jej głównym zadaniem będzie zapewnienie osłony termicznej przy wejściu w atmosferę. Dodatkowo kapsuła jest wyposażona w spadochron, który ma za zadanie wyhamować statek przed ostatnią fazą lądowania. Całość można podzielić na dolną osłonę termiczną i osłonę górną ze spadochronem. Osłona górna zawiera łącznik z modułem rejsowym i układy elektroniczne. Osłona termiczna oprócz funkcji ochronnej zbierze dane o atmosferze marsjańskiej. Kapsuła jest też wyposażona w 8 silników, które mają utrzymać wymagany kąt natarcia. W osłonach umieszczono też balasty, które po odrzuceniu mają zmienić środek ciężkości całego kompleksu. Stopień ten jest także wyposażony w anteny komunikacyjne. Całość zbudowana jest z płyt aluminiowych pokrytych kompozytem grafitowo-epoksydowym. Osłona termiczna jest pokryta ablatorem z włókien węglowych impregnowanym fenolem (PICA).
Głównym zadaniem modułu lądującego będzie wyhamowanie statku silnikami w ostatnich minutach lotu i postawienie łazika za pomocą żurawia (sky crane) na powierzchni planety. Cel ten zostanie osiągnięty poprzez 8 silników rozmieszczonych w parach na module lądującym. Gdy silniki ustalą stały poziom zniżania, trzy wyciągane liny, do których przyczepiony jest łazik zaczną go stopniowo obniżać aż do miękkiego przyziemienia.
Łazik Curiosity jest najważniejszym modułem sondy. Mieści w sobie instrumenty naukowe do zaplanowanych zadań. Jest to sześciokołowy pojazd z zamontowanym oprzyrządowaniem badawczym, ramieniem robotycznym, systemami nawigacyjnymi i komunikacyjnymi, awioniką, oprogramowaniem i autonomicznym źródłem zasilania: radioizotopowym generatorem termoelektrycznym. Instrumenty naukowe łazika zostały omówione w osobnym rozdziale.
Misja MSL jest prowadzona dla NASA przez Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie. Kierownikiem misji (Project Manager) jest Peter C. Theisinger z Jet Propulsion Laboratory. Głównym naukowcem projektu (Project Scientist) jest dr John Grotzinger z California Institute of Technology w Pasadenie.
Łazik został zaprojektowany i skonstruowany w Jet Propulsion Laboratory.
Całkowity koszt misji, w tym koszty startu, ma wynieść 2,5 mld USD[5].
| |||||||||||||||||||||||
