Страшно любопытно: что внутри марсохода Curiosity
Восемь лет назад 6 августа 2012 года радиосигнал, сообщающий об успешной посадке ровера на поверхность Марса, достиг Земли в 05:32 по Гринвичу (UTC). Полет проходил в штатном режиме и был успешно завершен спустя 8 месяцев 10 дней 14 часов 12 минут 39 секунд. Даже в полете Curiosity не скучал, а измерял воздействие космической радиации на компоненты АМС, чтобы ученые могли оценить уровни радиации, ожидающие людей в пилотируемой экспедиции на Марс. На 899-килограммовом марсоходе 80 килограмм специального научного оборудования. Его предшественники — Spirit и Opportunity — на борту имели всего 6,8 килограмм спецаппаратуры, да и сами весили в пять раз меньше Curiosity.
Основной источник бесперебойного питания марсохода — радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), содержащий 4,8 килограмм плутония-238, который Штаты закупили в России. Плутоний в виде диоксида упакован в 32 керамические гранулы, каждая размером примерно в 2 сантиметра. Таким же РИТЭГ успешно пользовались спускаемые аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2» еще в 1976 году.
РИТЭГ Curiosity, который построила компания Boeing, рассчитан на производство 125 Вт электрической энергии из примерно 2 кВт тепловой. Со временем мощность энергоустановки марсохода падает, но даже при минимальном сроке службы в 14 лет его выходная мощность снизится только до 100 Вт. Curiosity генерирует 2,5 кВт/ч каждый марсианский день, это в четыре раза больше, чем выход энергоустановок марсоходов Spirit и Opportunity.
На космическом аппарате установлен криогенный теплообменник, произведенный в Израиле компанией Ricor Cryogenic and Vacuum Systems. Он позволяет сохранять температуру различных отсеков аппарата на отметке в −173 градуса Цельсия. Учитывая, что марсоход трудится в температурном диапазоне от +30 до -127 градусов Цельсия, его оборудовали жидкостной системой термоконтроля для поддержания постоянной оптимальной рабочей температуры компонентов Curiosity.
На марсоходе имеется пара бортовых радиационно устойчивых одноплатных компьютера Side-A и Side-B. В каждом стоит процессор RAD750 с частотой 200 МГц, 256 кБ EEPROM, 256 МБ ОЗУ, и 2 ГБ флэш-памяти. Помимо этого, на марсоходе стоит инерциальное измерительное устройство — своеобразный навигационный прибор, который собирает информацию о местоположении Curiosity.
На марсоходе установлены три камеры (MastCam, MAHLI, MARDI) от компании Malin Space Science Systems с ПЗС-матрицей 1600х1200 пикселей. Система MastCam состоит из двух камер и содержит множество спектральных фильтров. Видео с разрешением 720p снимается с частотой до 10 кадров в секунду и аппаратно сжимается. У первой камеры фокусное расстояние 34 мм , у второй — 100 мм. Каждая из них имеет по 8 ГБ флеш-памяти. Система MAHLI состоит из камеры, закрепленной на роботизированной «руке», и используется для получения микроскопических изображений горных пород и грунта. Камера MARDI передавала цветное изображение во время спуска ровера на поверхность Марса.
Curiosity под завязку набит специальным оборудованием. Взять, к примеру, набор ChemCam для дистанционного исследования. Специальная пушка генерирует 50-75 импульсов инфракрасного лазера длительностью 5 наносекунд, фокусируемого на скале. Прибор анализирует спектр света и может обнаружить светимость шаров плазмы в видимом, ультрафиолетовом и около-инфракрасном диапазонах. Другое устройство облучает образцы альфа-частицами и сопоставляет спектры в рентгеновских лучах для определения элементного состава породы. Источник альфа-излучения на основе изотопа кюрия-244 изготовлен российским ГНЦ НИИАР.
Марсоход оборудован небольшим ковшиком для забора грунта, который потом поступает на специальное вибросито с с ячейкой 150 микрон. Подготовленная проба изучается приборами CheMin и SAM. Первый исследует химический и минералогический состав, с помощью рентгеновского флуоресцентного прибора и рентгеновской дифракции. Второй анализирует твердые образцы, органические вещества и состав атмосферы.
Для обнаружения водорода и водяного льда вблизи поверхности Марса Curiosity использует российскую систему «Динамическое альбедо нейтронов». Генератор испускает в сторону марсианской поверхности короткие импульсы нейтронов. Частицы проникают в грунт на глубину до 1 метра, где взаимодействуют с ядрами основных породообразующих элементов, в результате чего замедляются и частично поглощаются. Оставшаяся часть нейтронов отражается и регистрируется приемником. В конце 2015 года прибор получил награду от NASA.
Все это богатство базируется на платформе с шестью моторизированными колесами, передние и задние — поворотные, так что Curiosity способен разворачиваться на месте вокруг своей оси. С момента посадки марсоход проработал без малого три тысячи дней, хотя был рассчитан всего два года использования. Общий пробег марсохода составляет порядка двух десятков километров и постоянно увеличивается.