Curiosity (MSL - Mars science laboratory)

[indian22]

MSL včera večer úspěšně provedla čtvrtou korekci své dráhy (TCM-4). Jednalo se o dva zážehy v celkové délce asi 7 vteřin.
V případě potřeby budou následovat další jemné korekce během posledních 48 hodin před přistáním.

[Dugi]

Trojrozměrný obrázek kráteru Gale pro červenomodré 3D brýle. Obrázek je dost velký.



Zdroj informací: Kosmo.cz příspěvek uživatele Mirek Pospíšil

[Dugi]

Dnešní díl seriálu o Curiosity bude věnovaný popisu toho, co vlastně na vozítko čeká. V první řadě si musíme říct, že očekávaná doba fungování jsou dva pozemské roky (jeden marsovský). Doufejme, že Curiosity si vezme příklad ze svých předchůdců a tuto dobu prodlouží. Jeho jaderný zdroj by to zvládnout mohl. Ony dva pozemské roky znamenají 687 pozemských a 669 marsovských dní, kterým se na Rudé planetě říká soly. Jeden sol trvá 24 hodin, 39 minut a 35,244 sekundy. V laické řeči je tak možné termíny sol / den zaměnit. Curiosity přistane do kráteru Gale, který leží 4,5° jižně od rovníku. Na jižní polokouli bude v době přistání zima. Pokud bychom chtěli být přesnější, řekneme, že přistane ve 2/3 mezi zimním slunovratem a jarní rovnodenností.



Den přistání se označuje jako sol 0. Pokud dopadne vše správně (a my tomu všichni věříme), rover zkontroluje svůj „zdravotní stav“ a zároveň zjistí, jak moc je nakloněný. Pak za pomoci pyropatron odpálí bezpečnostní krytky, které byly potřebné před přistáním. Pružiny pak odstřelí krytky navigačních kamer Hazcams (ve výpisu jsme se jim nevěnovali, protože to nejsou vědecké přístroje – slouží jen k navigaci). Motorické úkony – včetně vysunutí vysokoziskové antény a vztyčení „krku“ jsou plánovány až na další soly. Curiosity pořídí několik fotek z předních i zadních kamer Hazcam před a po odhození krytů. Dá se očekávat, že první „objemnější data“ (uvozovky jsou na místě) by mohly za Zemi dorazit nějakých 15 hodin po přistání. V té době bychom se třeba mohli dočkat nějakých snímků sestupu z MARDI. Pro vědce je totiž mimořádně důležité vědět, do jaké oblasti vlastně rover přesně přistál.
Každé ráno dostane rover ze Země sadu instrukcí na další sol. Plány se tvoří s ohledem na zdroje, které má rover k dispozici. Těmito zdroji se rozumí množství elektřiny, času, teplota v okolí, ale také rychlost komunikace mezi Zemí a vozítkem. Každé odpoledne přeletí nad roverem družice, s pomocí které odešle data z uplynulého solu. Pokud vozítko objeví zajímavý objekt, je na jeho řidičích, aby tento nečekaný objev zakomponovali do sady úkolů pro další den. První měsíc se budou především kalibrovat přístroje – třeba už jen kvůli jiné gravitaci. Poprvé do pohybu by se měl rover dát zhruba týden po přistání. Teprve potom dojde k pohybům robotické paže a zkouškám zařízení pro odběr vzorků. Ale aby to nevypadalo, že se budeme po přistání na Zemi nudit, tak už od solu 1 by měl rover posílat vědecká data. Prvním úkolem je zkoumání složení atmosféry. během prvního solu by také mělo dojít ke zkoušce kamery MAHLI, jejíž fotka by měla putovat na Zemi. V té době bude ještě robotická paže nepohyblivá – MAHLI tak vyfotí bok roveru a krajinu za ním. Z toho vědci vyčtou, kterým směrem je rover otočený. Od solu 1 budou v akci i RAD a REMS zkoumající podmínky v místě přistání. Informace o počasí a fotky z MAHLI by se měly na Zemi dostat druhý den po přistání.
Během solu 2, pokud vše půjde správně, dojde ke vztyčení krku vozítka – to je důležité aby mohla kamera Navcam nasnímat oblohu. Z obrázků se vyčte poloha Slunce, ze které se dá vypočítat, jakým směrem se má natočit anténa, aby mířila k Zemi. Fotky z hlavy roveru by mohly na Zemi přijít několik dní po přistání. Až se vše zkalibruje, roztočí se kolotoč odběrů vzorků, několikadenních vědeckých zastávek a třeba také i několikatýdenních přesunů.
Řídící týmy vlastně rozhodují o tom, které objekty se prozkoumají, jaké vědecké přístroje se použijí, co se bude zkoumat a přiřadí jednotlivým přístrojům důležitost – ta se týká především pořadí odesílaných dat. Nejprve se odešlou ta nejdůležitější. Na druhém konci budou data méně důležitá, protože se na ně také při odesílání nemusí dostat řada. Pozemní týmy se budou snažit vždy co nejvíce využít všech možností, které jim rover nabízí. Asi bych to přirovnal k dítěti, které se dostalo do ohromné cukrárny, jeho rodiče mu chtějí dopřát, ale na druhou stranu mají k dispozici jen limitovaný rozpočet.
Během prvních tří měsíců se budou týmy především učit, jak pracovat s nabídnutým časem, jak jej nejlépe využít a budou zkoušet různé metody. Směna jim každý den začne o 40 minut dříve, než ta včerejší – aby mohli vhodně reagovat na rozdílné délky dnů a solů. Což jim po pár týdnech solidně otočí den a noc, ale co by neudělali pro Curiosity. Po třech měsících se vše vrátí do „pozemských kolejí“ a odborníci, kteří nepůsobí přímo v Passadeně se vrátí domů, přičemž se i nadále budou zúčastňovat telekonferencí. Při plánování cesty roveru se samozřejmě využijí i data nasbíraná družicemi na oběžné dráze.
Zítra se zaměříme na komunikační strategii.

Dnes poprvé přidám na závěr článku i aktuální údaje o přibližování:

Čas: 29.7.2012 23:04 SELČ
Čas do přistání: 7 dní 8 hodin 10 minut
Vzdálenost k Marsu: 2 275 700 km
Zbývá uletět: 13 450 300 km

[baranka]

Hodně parádní díl. Už se nemohu dočkat.

[Dugi]

Děkuju, cením si takové pochvaly.

[Dugi]

A v této oblasti by měl rover Curiosity přistát. S pomocí 3D brýlí uvidíte, že se jedná o pěkně rovinatou oblast.



Zdroj informací: Kosmo.cz příspěvek uživatele Mirek Pospíšil

[Dugi]

Dnes nás čeká povídání o komunikaci roveru Curiosity. Už během přeletu se používala síť Deep Space Network tvořená velkými teleskopy v Mohavské poušti, Španělsku a v Austrálii. Díky jejich rozmístění je zajištěno, že v každou chvíli bude minimálně jedna z nich schopná zachytit signál. Každé stanoviště je vybaveno jednou sedmdesátimetrovou a minimálně dvěma třicetimetrovými anténami. Stanoviště jsou v přímém spojení s řídícím střediskem JPL v Pasadeně.



Během přibližování k Marsu komunikuje vozítko přímo se Zemí v rádiovém spektru X (7 – 8 GHz). K tomuto účelu jsou na sestupovém stupni umístěny transpondéry a zesilovače + dvojice antén. První anténa je nízkozisková a je umístěna ve středu přeletového prstence. Jejím úkolem je zajišťovat komunikaci v prvních týdnech po startu od Země a pak ještě jednou krátce před oddělením přeletového stupně. Druhá anténa je střednězisková a našli bychom ji také na přeletovém prstenci. Tato anténa funguje po většinu doby přeletu, protože dokáže přenést více dat. Přenáší se přes ni například údaje o poloze a rychlosti, ale také pokyny pro změny dráhy.
Velmi důležité je zajištění komunikace během EDL – tedy během vlastního sestupu a přistání. Všechny tři družice, které krouží kolem Marsu (americké Mars Odyssey a MRO, stejně tak i evropská Mars Express) budou na svých oběžných drahách připraveny přijímat data od přistávajícího vozítka. Tato komunikace poběží v pásmu UHF (cca. 400 MHz) a zajistí ji tři různé UHF antény. První z nich je umístěna u padáku. Bude zajišťovat komunikaci během prvních minut před vstupem do atmosféry až do chvíle, kdy se od schránky oddělí sestupový stupeň. V tu chvíli převezme úlohu UHF anténa umístěná právě na sestupovém stupni. Jakmile dojde k přistání, aktivuje se UHF anténa na samotném vozítku. Družice vyšlou zachycené signály na Zemi v pásmu X. Jedině Mars Odyssey to ale zvládne okamžitě. MRO a Mars Express nahrají data do své paměti a odešlou je na Zemi až za několik hodin.
Právě na data z Mars Odyssey tedy budou spoléhat všichni, kdo budou sledovat přistání. Během prvních dvou minut v atmosféře se nedá očekávat žádná komunikace. Družice předtím zachytí signál, který pak ztratí – během sestupu bude sestava obalená plasmou, která není prostupná pro komunikační signály. Je také možné, že bude docházet i k dalším výpadkům příjmu signálu – především když dojde ke změně přistávací konfigurace. Družice Mars Express bude schopná přijímat data ještě cca. 90 sekund po přistání, pak se přehoupne za horizont a ztratí kráter Gale z dohledu. jak dlouho po přistání k tou dojde se ale neví – záleží i na tom, zda se mezi roer a družici nedostane nějaké skalisko.
Vozítko bude kromě toho během sestupu vysílat i v pásmu X. Právě v něm bude pomocí tónů zakódováno, že došlo ke změně konfigurace. Není to kompletní telemetrie, spíše jednoduchý vzkaz ve stylu semaforu, nebo chcete-li binárního kódu – povedlo se / nepovedlo se. Tyto signály poletí na Zemi přímo a bude je zachycovat již zmíněná síť Deep Space Network. Bohužel pro nás se ale Země i Mars pohybují, takže pozemní antény ztratí přistávací oblast z ohledu ještě před samotným přistáním – očekává se, že to bude ve chvíli, kdy se otevřou padáky. V té době by ale snad už měla fungovat komunikace přes Mars Odyssey.
V době přistání bude vzdálenost mezi Marsem a Zemí 248 000 000 kilometrů. Jelikož rádiové zprávy letí rychlostí světla, bude to trvat necelých 14 minut, než dorazí na Zemi. Od vstupu do atmosféry do přistání na povrchu to zabere pouhých 7 minut. Takže ve chvíli, kdy na Zemi dorazí informace o prvním vstupu do atmosféry, bude už vozítko 7 minut na povrchu ať už se přistání zdaří nebo ne. Důležité je říct, že komunikace není pro úspěšné přistání nutná – rover by to všechno měl zvládnout sám. Data jsou ale důležitá z vědeckého hlediska.
Pro komunikaci během pobytu na Marsu může Curiosity využívat přímou komunikaci v pásmu X – opět se využije Deep Space Network. Toho se bude využívat pro ranní zasílání úkolů. Je možné využít toto pásmo i pro odesílání vědeckých dat, ale pouze v případě malých objemů – rychlost komunikace se pohybuje jen v řádech kilobitů za sekundu. Většina informací se bude posílat v pásmu UHF přes družice na oběžné dráze. Jak MRO, tak Mars Odyssey proletí nad roverem minimálně jednou během odpoledne a minimálně jednou ráno před svítáním. Každé komunikační okno trvá zhruba 10 minut. Při komunikaci s Mars Odyssey by mělo jít přenášet rychlostí 0,25 MBit / s, MRO pak nabídne 4x vyšší rychlost. Z družic se pak data odešlou v pásmu X na Zemi. Denně by tímto způsobem mělo projít 250 megabitů dat. Tato cesta se dá použít i pro posílání instrukcí pro rover ze Země. Evropská družice Mars Express je přitom připravená v případě problémů nabídnout své služby a zajistit komunikaci.
Končí díl věnovaný komunikaci, díl, kde jsem si nebyl příliš jistý v kramflecích, přecijen se v radiokomunikaci příliš neorientuju, ale snad jsem tam nenasekal moc chyb. Pokud ano, předem se za ně omlouvám. Zítra se zaměříme na to, jak NASA zajistila, aby Curiosity na Mars nezavlekla pozemské mikroorganismy.


Dnes opět přidám na závěr článku i aktuální údaje o přibližování:

Čas: 30.7.2012 23:37 SELČ
Čas do přistání: 6 dní 7 hodin 37 minut
Vzdálenost k Marsu: 1 960 658 km
Zbývá uletět: 11 571 404 km

[baranka]

Pravidelná dávka emocí před spaním.

[tomas]

Super. Podle toho, co publikovala NASA ještě dávno před startem MSL o jeho komunikaci se Zemí, tak jsi to popsal velice přesně. Tuším, že nějaké fragmenty z toho jsem sem i dával, ale nejsem si jistý.

[Dugi]

Když posíláte něco na Mars, musíte se snažit, abyste na cizí planetu nezavlekli pozemské mikroorganismy. Jednak kvůli tomu, že by jejich přítomnost ovlivnila měření, ale hlavně kvůli tomu, že by mohly ovlivnit tento křehký ekosystém, který lidstvo teprve začíná nesměle poznávat. K tomu ostatně všechny zavazuje i Kosmická smlouva z roku 1967, která stanovuje, že během průzkumu nesmí docházet ke kontaminaci vesmíru „škodlivými látkami“. Tyto předpisy tedy musela splnit i MSL.



Hlavním úkolem je zajistit, že každá součást hardwaru, která se dostane na Mars je „biologicky čistá“. Jelikož je pozemská atmosféra plná mikroorganismů, musíme ale brát tato slova s rezervou. Abychom byli přesní – je potřeba zajistit, aby se na Mars dostalo jen minimum mikroorganismů a i tento počet se musíme snažit co nejvíc snížit. Převedeno do řeči čísel – přijatelná hranice pro celou soupravu MSL je 500 000 bakteriálních spor. Možná se to zdá hodně, ale vzhledem k ploše všech součástek a velikosti bakterií je to číslo přiměřené. Pro lepší představu o tomto mikrosvětě poslouží následující přirovnání – zkuste si představit čajovou lžičku mořské vody. Zdá se čistá, bez mikroorganismů, ale zdání klame – je tam tolik spor, že pokud bychom jich z oné čajové lžičky vybrali desetinu, dostaneme se na 500 000 kusů – limit pro MSL. Bakterie jsou obecně největším problémem, protože nepříznivé období přečkávají právě v podobě spor, které dokáží přežít i roky nehostinných podmínek.
Pokud se bavíme jen o součásti, které přistanou na Marsu, tedy vlastní rover, padák a přeletová schránka, tak pro ně je určený celkový limit 300 000 spor. Pokud bychom narovnali všechny povrchy výše jmenovaných součástí, dostaneme se na hodnotu cca 300 spor na metr čtvereční! Pro tepelný štít a sestupový stupeň je určeno zbylých 200 000 spor – tyto součásti narazí na povrch Marsu tak rychle, že by vlastní náraz měl provést sterilizaci sám o sobě. Zajímá vás, proč se nemluví o přeletovém prstenci? Protože ten shoří v atmosféře a teplo vzniklé třením bude dostatečné k zahubení všech případných spor.
Když už tedy víme, kolik mikroorganismů může na MSL být, pojďme se podívat, jaké metody slouží ke sterilizaci. V podstatě jsou dvě – první z nich je čištění hardwaru alkoholem, který mikroorganismy vypálí. Další, řekněme nepřímou metodou, je tzv. suché teplo. Je totiž důležité, aby vzduch v okolí roveru (především při montáži) nebyl vlhký – to by se totiž bakteriím líbilo. Naopak suché prostředí jim tolik nevyhovuje. Další možností, samozřejmě jen u součástek, kterým to neublíží, je jejich zahřátí v peci na teplotu 110 – 146°C po dobu 144 hodin. Týmy zodpovědné za sterilizaci pravidelně odebíraly vzorky z povrchu vozítka, aby mohly kontrolovat, jestli se vše daří jak má.
Součástí planetární ochrany je také nařízení, aby se rover Curiosity (resp. jeho radioizotopový termoelektrický generátor) nedostal na více než metr ke zdrojům vody nebo ledu. Panují totiž obavy, že teplo ze zdroje + voda z Marsu by mohly posloužit jako živná půda pro mikroorganismy, které přečkaly sterilizaci.
Zajímavé je upozornit i na to, že stupeň sterilizace MSL je hodně vysoký a tudíž i nákladný – sterilizovat podobným způsobem i horní stupeň Centaur, který se postaral o odlet od Země a navedení na potřebnou dráhu, by bylo nemožné. A proto se využil malý fígl. Při odletu od Země nezamířil Centaur přímo k Marsu, ale kousek vedle. Po oddělení přeletové schránky letěla obě tělesa stejným směrem – a Mars by minula. MSL ale díky korekčním zážehům upravila svou dráhu tak, aby zamířila k Rudé planetě. Nesterilizovaný stupeň Centaur zůstal na staré dráze a Mars mine v bezpečné vzdálenosti.
A zítra? Zítra se začneme věnovat jednotlivým dílům sestavy. Jako první nás čeká přeletový prstenec.

Dnes opět přidám na závěr článku i aktuální údaje o přibližování. Mimochodem, web Eyes on the Solar system prošel změnou. Je teď podle mého názoru lepší:

Čas: 31.7.2012 23:15 SELČ
Čas do přistání: 5 dní 7 hodin 59 minut
Vzdálenost k Marsu: 1 657 258 km
Zbývá uletět: 9 762 427 km