От ПрОП-М до Пърсъвиърънс - еволюция на марсоходите

[SAlexandrov]

От ПрОП-М до Пърсъвиърънс - еволюция на марсоходите

 

https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/3812-2021-ot-prop-m-do-perseverance

 

Три поколения марсоходи - от "Съджърнър" (малкото марсоходче в средата) и "Спирит" и "Опортюнити" (вляво), за да се стигне до "Кюриосити" и "Пърсъвиърънс" (вдясно). Photo credit : NASA/JPL-Caltech

20 февруари 2021 г. 14:45 ч.

Светослав Александров. Със своите 1 025 килограма общо тегло и размери 3 метра дължина и 2.7 метра ширина, новопристигналият "Пърсъвиърънс" е най-големият марсоход в историята на полетите до Червената планета. Но до реализацията на неговата мисия човечеството е изминало дълъг път. В тази статия ще ви разкажа за еволюцията на марсоходите и как те са се развивали от 1971 г. досега. 

 

Съветският марсоход "ПрОП-М" - общ вид. Photo : USSR Space Program 

Първият опит за доставяне на марсоход на повърхността на Червената планета е през 1971 година, когато е реализирана съветската космическа програма "Марс-71". Изпратени са два комплекса от орбитални и спускаеми апарати - "Марс 2" и "Марс 3". Мисията на орбиталните сонди е успешна, но спускаемите претърпяват провал. "Марс 2" се разбива, а макар и "Марс 3" да каца благополучно, той работи само 14.5 секунди на марсианската повърхност. По този въпрос съм писал подробно на специална статия на КОСМОС БГ, достъпна на този линк. Тъй като "Марс 2" и "Марс 3" са първите мисии с марсоходи на борда, макар и те никога да не се "разхождат" успешно на Марс, няма как да ги пропусна. 

Всеки един от спускаемите апарати превозва със себе си по един марсоход "ПрОП-М", което е съкращение от "Прибор за оценка на проводимостта - Марс". Любопитното е, че тези марсоходи не са били оборудвани с колелета, а със специални ски. Притежавали са прибори за изучаване на механичния състав на грунда и телевизионни камери. 

След неуспехите на спускаемите апарати на "Марс 2" и "Марс 3", минават повече от две десетилетия до следващия опит за изпращане на самоходно устройство към Червената планета. На 4 декември 1996 г. НАСА изстрелва мисията "Марс Патфайндър" в хода на програмата "По-бързи, по-добри и по-евтини", с помощта на която агенцията се опитва да снижи цената по провеждането на роботизирани междупланетни експедиции. Космическият апарат "Марс Патфайндър" е определян като технологичен демонстратор, в рамките на който трябва да се докаже, че изследването на Червената планета посредством стационарен спускаем апарат с инструменти и отделно марсоход е напълно възможно. "Патфайндър" каца на повърхността на Марс на 4 юли 1997 година чрез система от парашут и спирачни въздушни възглавници. 

На снимката - марсоходът "Съджърнър" изучава голямата скала Йоги в близост до спускаемия апарат "Марс Патфайндър". Photo credit : NASA/JPL-Caltech

По-голямата част от научната апаратура се намира на стационарната платформа - три мощни камери за заснемането на панорамни снимки и метеорологична станция. Марсоходът "Съджърнър" е съвсем дребен - дълъг 65 сантиметра и тежък 11.5 килограма, с eдна предна, една задна камера и единствен спектрометър за анализ на скалите. Той не е в състояние да комуникира директно със Земята, а само посредством стационарния спускаем апарат, поради което не може да се отдалечава на голямо разстояние от него. 

След успеха на "Марс Патфайндър" НАСА започва амбициозен проект за създаването на нови марсоходи, които в началото са известни под абревиатурите "MER-A" и "MER-B" (от пълното име на програмата "Mars Exploration Rover"), а по-късно след проведен конкурс сред ученици са кръстени "Спирит" и "Опортюнити". По времето на този следващ еволюционен етап от спускаеми апарати, НАСА се отказва да добавя научни инструменти към стационарната спускаема платформа, с което нейната роля се изчерпва само до това да достави успешно марсоходите на повърхността на Червената планета и след това бива зарязвана. Иначе както при "Патфайндър", така и при програмата "MER" се разчита на система за кацане с амортизиращи въздушни възглавници. 

На снимката - спускаемата платформа на марсохода "Спирит", заснета след кацането. По времето на програмата "MER" всички инструменти са монтирани към марсоходите, а платформата не притежава никаква научна апаратура - нейната роля се изчерпва само до това да достави марсохода успешно. Photo credit : NASA/JPL-Caltech

При "Спирит" и "Опортюнити" всички научни инструменти са монтирани към марсоходите. Така общото тегло на всеки един от тях нараства до 185 килограма. Те могат да комуникират със Земята самостоятелно, без да имат нужда от спускаемата платформа като релейна радиостанция. При това могат да се придвижват практически неограничено. 

Програмата "Mars Exploration Rover" се превръща в най-големия триумф на марсианската космическа програма на НАСА. Планираният живот на работа на двата марсохода е 90 дни, но "Спирит" е функционален от кацането си през 2004 г. до 2010 година, а "Опортюнити" разбива всички очаквания - работи от 2004 до 2018 година. 

Панорамна снимка, заснета от борда на "Опортюнити". Виждат се слънчевите панели на марсохода. Photo credit : NASA/JPL-Caltech

След успеха на "Спирит" и "Опортюнити" инженерите на НАСА започват да мечтаят за още по-големи машини. Изчислено е, че полезен товар от 185 килограма (колкото тежи всеки от марсоходите) е максимумът, който може да бъде доставен на Червената планета посредством система от парашут и амортизиращи възглавници. Всеки по-голям марсоход ще има нужда от нови системи за кацане. Така е измислен революционният "небесен кран", чрез който следващото поколение марсоходи биват спускани върху повърхността на планетата посредством въжета от борда на ретроракетна платформа. 

Както "Съджърнър", така и "Спирит" и "Опортюнити" са оборудвани със слънчеви батерии, поради което се налага да работят в тези региони на Марс с най-голямо слънчево осветяване - т.е. екваториалните региони. Но най-интересните от научна гледна точка местности се намират отвъд екваториалната зона. Това налага новите марсоходи да бъдат оборудвани с радиоизотопен термоелектрически генератор.

Първият от това поколение марсоходи е т.нар. "Марсианска научна лаборатория", която впоследствие придобива името "Кюриосити". 

"Селфи" на "Кюриосити", заснето през 2015 година. Photo credit : NASA / JPL-Caltech

Никога до този момент НАСА не е създавала толкова мощна мобилна машина и като резултат разработката е съпътствана от редица проблеми, водещи до отлагане на изстрелването от 2009 за 2011 година. Но чакането си струва, тъй като "Кюриосити" каца благополучно на Марс през 2012 година и от тогава досега работи безпроблемно. Марсоходът е забележителен - общото му тегло е 900 килограма, от които 72 килограма се падат на научната апаратура. В сравнение с "MER" ("Спирит" и "Опортюнити") и "Съджърнър", при които заделеното тегло за научна апаратура е съответно 5.5 и 0.5 килограма, "Кюриосити" е съответно с 13 пъти и 100 пъти по-голям комплект от инструменти! 

Снимка на "Пърсъвиърънс", заснета по време на кацането на 18-ти февруари. Photo credit : NASA/JPL-Caltech

Новопристигналият "Пърсъвиърънс" изглежда до голяма степен като брат-близнак на "Кюриосити". Основната разлика е в това, че новият марсоход притежава по-голяма роботизирана ръка, което е свързано с поставената цел да бъдат събирани скали за по-нататъшно изучаване в наземни лаборатории. "Китката" на роботизираната ръка е също по-масивна и притежава модерна пробивна машина, два научни инструмента и камера за цветни снимки. 

Колелетата на "Пърсъвиърънс" са подобрени и подсилени. При "Кюриосити" в хода на мисията бяха констатирани нежелани структурни увреждания. За да няма проблеми и сега, новите колелета са по-тесни, но с по-голям диаметър и по-дебело алуминиево покритие.

И не на последно място - инструментите са коренно различни, тъй като "Пърсъвиърънс" е първата мисия от 1976 година, която ще търси живот на Марс. 

Няма никакъв спор - през последните 25 години, откакто бе изстрелян "Марс Патфайндър" със "Съджърнър", до ден днешен, когато сме съвременници на мисията на "Пърсъвиърънс", прогресът е ясно видим. А какви ли марсоходи и научни лаборатории ни очакват и занапред? Нямам търпение да разберем!