NASA US | Mars 2020 küldetés profil

Szabó Bence | 2020. július 29., szerda 20:13

Csütörtök délután indul a NASA újgenerációs marsjárója a Perseverance, és vele együtt az első Mars helikopter, az Ingenuity a Vörös Bolygóra. Idén ez lesz a harmadik Mars-misszió az arab Hope és a kínai Tianwen-1 után. Sajnos nem áll módunkban élőben közvetíteni az indítást, de a Max-Q webcastban, és egy cikk formájában mindenképp beszámolunk majd az indításról és a küldetés további fejleményeiről. Lássuk is a küldetés részleteit.

Indítás ideje, helye: 2020. július 30. magyar idő szerint 13:50 között, Cape Canaveral – SLC-41 indítóállás, Florida, USA 🇺🇸
Megbízó, rakomány: NASA, Perseverance marsjáró és Ingenuity helikopter
Hordozórakéta: United Launch Alliance Atlas-V 541 hordozórakétája
Pálya: Mars transzfer pálya (Mars transfer orbit). Az űreszköz 2021. februárjában ér a Marshoz.
Élő közvetítés: A NASA Youtube-csatornáján.
Indítás kimenetele: sikeres indítás (beszámolónk itt olvasható)

Atlas-V 541 az indítóálláson a Mars 2020 misszióhoz.

Küldetés menete

A marsjáró egy ún. aeroshell-be van belehelyezve. Ez egy kúp alakú egység, amelynek alján található a hőpajzs. Ennek segítségével fogja túlélni az utat a Marsra és a légkörbe való belépést. Az aeroshell tetejére van elhelyzeve a “cruise stage” szervízmodul, ahol a napelemek, a kommunikációs rendszerek és a navigációs eszközök találhatóak. A szervizmodul automatikusan leválik a légkörbe való belépés előtt. Ekkor az egység sebessége körülbelül 21 000 km/h (5,8 km/s).
Ezután kezdődik meg a NASA mérnökei által csak “7 percnyi terror”-nak nevezett idősáv, amikor a légkörbe való belépés közben keletkezett plazma miatt megszakad a kommunikáció a leszállóegységgel. Ekkor a hőpajzs akár 2100°C-ra is felhevülhet. Miután az atmoszféra 1500 km/h sebességre lassította a belépőmodult, a szuperszonikus fékezőernyő 11 kilométeres magasságban automatikusan kinyílik. Ezután nemsokkal leválik a hőpajzs, így a marsjáró aljára szerelt kamerák és mikrofonok már figyelik (és hallgatják) a leszállást. Pontosan 5 másodperccel később a radarrendszer elkezdi a hajtóműves leszállás kezdeti időpontjának a meghatározását. Kb. 80 másodperccel a hőpajzs leválását követően a marsjáró “kiugrik” a burkolatból és pár másodpercnyi szabadesés után begyújtja a Skycrane-en található hajtóműveit. Ekkor a sebessége 270 km/h, magassága pedig 1,6 kilométer.
A nyolc hajtómű egy kitérőmanővert hajt végre, nehogy az aeroshell nekicsapódjon landolás közben a rovernek. 200 méter magasban keződik a Skycrane manőver, amikor is a hajtóművekkel elátott Skycrane egy daruként leengedi a rovert amíg az talajt nem ér. Ezután az összekötőkábelt gyorsan eloldják, és a hajtóművekkel azonnal ellöki magát a Skycrane, hogy minél messzebb csapódjon a talajba.
Tessék, leszálltunk a Marsra!

Forrás: JPL

A Perseverance

A Perseverance (magyarul: Kitartás) marsjáró a NASA Mars 2020 küldetésének fő eleme, a legmodernebb és legnehezebb űreszköz amit eddig a Marsra küldtek. Több szempontból is kritikus szerepet tölt be a Perceverance, de először is ismerkedjünk meg pár műszaki adattal. Tömege 1025 kilogramm, mely 126 kilogrammal haladja meg elődjét, a Curiosity-t. A marsjáró méretben teljesen megegyezik a Curiosity-val, ami 3 x 2,7 x 2,2 méter.

Energiaellátás
Energiaellátását egy radioizotópos termoelektromos generátor (RTG) biztosítja, 110 W teljesítménnyel. Ez a NASA legújabb fejlesztésű ún. Multi-Mission RTG-je. Összesen 4,8 kilogramm plutónium-dioxidot található az MMRTG-ben. Mivel egy radioaktív izotópról beszélünk, minden évben pár százalékkal csökken a teljesítménye az RTG-nek. A NASA szerint 14 évig fog elegendő áramot terelni a rover működtetéséhez, ami bőven meghaladja a tervezett 1,5 éves küldetés időtartamot. Ugyanilyen típusú áramforrást használtak a Curiosity roveren is. A generátor mellé még két darab lítium-ion akkumulátor is helyet kapott a marsjárón, arra az esetekre, amikor az energiaigény meghaladja a 110 wattot.

A marsjáró váza, védőburkolata
A marsjáró “teste”, vagy ahogy a képeken lehet látni, a fehér doboz az ún. “warm electronics box, rövidítve WEB. A WEB egy erős, hőszabályzott védőburkolat, ami megvédi a marsjáró számítógépeit és az egyéb elektronikát a szélsőséges körülményektől. A WEB felső részén található a Rover Equipment Deck (RED). A RED-re lesz ráhelyezve marsjáró robotikus karja mozgás közben, így biztonságosan tud képeket készíteni akát útközben is. A WEB alsó részén találhatóak a mintavételi eszközök, és az Ingenuity helikopter is. Ezeket az ún. “belly pan” burkolat védi. Ez automatikusan leválik a landolás után. A Curiosity-hoz képest a különbségek a következőek:
Egy újabb típusú fúrót kapott a rover, illetve egy “caching system” is helyet kapott. Ennek az a lényege, hogy a kifúrt mintákat lezárt tartályokba tudják helyezni a caching system-mel, és a Mars felszínén hagyják őket, amit majd egy későbbi misszió szállít vissza a Földre. A minták nem finom por formában lesznek a Földre visszaküldve (a Curiosity por állagú mintákat vizsgált), hanem eredeti talajmintát fog elraktározni a tartályokban.

Nagyszerű videó a mintavételről és raktározásról

A rover “agya” és az irányító szoftver
A marsjárót irányító számítógépet Rover Compute Element-nek (RCE) nevezzük. Itt található a főprocesszor, illetve egy vele identikus pótprocesszor. Az RCE feladata a marsjárón találhatü összes adat feldolgozása, a mérnöki adatok kiértékelése, utasítások végrehajtása és küldése. Ezt két különböző hálózaton keresztül viszi véghez, űripari sztenderdeknek megfelelően. Az RCE-ben található processzorok sugárzástűrő PowerPC 750 architektúrára épülő BAE RAD 750, melyeknek maximális gyorsasága 200 MHz (körülbelül tízszer gyorsabb a Spirit és Opportunity processzorainál).
2GB flash memóriával rendelkezik, 256 MB dinamikus RAM-mal (random access memory) és 256 kB elektronikusan törölhető read-only memóriával. A roveren helyet kapott még az Inertial Movement Unit (IMU), ami hajszálpontos 3-tengely viszonyított helyzeti információt küld az “agyba”. A Perseverance marsjáró a Curiosity-hez képest sokkal függetlenebbre lett tervezve. Folyamatosan méri és rögzíti a mérnöki adatokat, kezeli a hőszabályzó rendszert a külső körülmények alapján és kiértekeli saját állapotát, hogy folytathatja-e a tudományos teendőit.
A marsjáró számára teljesen új szoftvert írtak az IT-mérnökök, ami lehetővé teszi a mintavételt és azok eltárolását majd a talajra helyezését. Ahogy említettük, egy sokkal függetlenebb roverről beszélünk, ugyanis a mintavétel és egyéb tudományos kísérletek közt automatikus egyensúlyt fog tartani a körülmények alapján. Sokkal hatékonyabban tudja magát irányítani majd, és már saját magának is tud vizsgálati terveket készíteni. Így kevesebbszer kell a földi irányítókat elérnie a rovernek – ezzel még több tudományos adatot kinyerve a misszióból.

Kamerák és mikrofonok
Hát igen, ezekkel nem spóroltak. A Percy-n összesen 23 (!) kamera és 2 mikrofon található. A roveren található kamerákat három csoportba helyezhetjük:

  • Leszállást rögzítő kamerák (Descent Imaging Cameras)
  • Tudományos célokat szolgáló kamerák (Science Cameras)
  • Mérnöki célokat szolgáló kamerák (Engineering Cameras)

Leszálllást rögzítő kamera fontosságára a Curiosity marsjáró landolásakor jöttek rá, ugyanis rengeteg fontos információt szolgáltott a MARDI camera felvétele. Összesen négy darab leszállási kamerát helyeztek el: egy az aeroshellben fogja a rovert “figyelni”, egy az ejtőernyő nyitását fogja rögzíteni, egy a rover alján lesz ami a leszállást fogja végig felvenni, és egy a rover tetején ami az aeroshell leválását fogja követni. A talajt figyelő kamerák segítségével a mérnököknek egyszerűbb dolguk lesz az első utak megtervezésében, illetve a rover pontos helyzetének megállapításában.
Mérnöki kamerából három típusú kapott helyett a Perseverance-en. Ezeknek a célja a rover állapotának vizuális felmérése, illetve a marsjátó útja során fellépő veszélyek észrevétele.
Nevek szerint a kamerák típusai: Hazard Avoidance Cameras (Veszélyt Elhárító Kamerák), Navigation Cameras (Navigációs Kamerák), és a CacheCam (mintavételi tartályokba néző kamera, a mintákat ellenőrzi lezárás előtt). A továbbfejlesztett navigációs kamerák segítenek a földi irányítóknak a rover pontosabb irányításában, illetve a robotkar és egyéb mozgó eszközök pontosabb manővereket tudnak majd végrehajtani. A sokkal szélesebb látómezejű kameráknak köszönhetően jobb képeket fogunk kapni majd a Percy állapotáról. A mérnöki kamerák felbontása 20 megapixel. A HazCam-ből 6 darab helyezkedik el a Percy-n. Ezek nagyobb sziklák, homokdűnék, veszélyes mélyedések észrevételére szolgálnak. Útja során rendszeresen meg fog állni a rover és 3D képeket fog készíteni a környékről, s ezután a földi irányítás elérése nékül is tud magának útvonalat tervezni.

Mastcam-Z

Tudományos kamerából öt darab van a roveren: Mastcam-Z, SuperCam, PIXL, SHERLOC és a WATSON. A Mastcam-Z a rover “szeme”. Ez az a kamerapáros, mely a rover árbocán található. Jó a nagyítási képességük, így a távoli célpontok észrevételére is alkalmasak.
A Supercam egy lézernyalábot irányít a robotkar számára nem elérhető célpontokra, mellyel plazmát létrehozva egy spektrométer elemez, ezzel megállapítva az ásványi összetételét a talajnak. A SuperCam a Curiosity ChemCam-jához hasonlóan tűpontosságú, 1 mm kisebb területre irányítja a lézert, akár 7 méteres távolságból.
A PIXL röntgen fluoreszcencia-spektrometria technika segítségével tud akár egy homokszem méretű minta kémiai összetételét is megállapítani. Ez a tudósoknak a kőzet eredetéről árul el sok információt. A SHERLOC egy lézerrel és spektrométerrel ellátott kamera, de egyedisége hogy makro-kamerarendszer segítségével extrém közeli képeket tud készíteni. A WATSON a robotkaron található kamera, ami a SHERLOC-kal és a PIXL-el együttműködve vizsgálja a környezetet. Ezzel fogják még a roveren található MOXIE oxigénkinyerő (első oxigénkinyerő kísérlet a Vörös Bolygón) állapotát ellenőrizni.
A SuperCam-en található mikrofon a marsi körülmények illetve a lézer zaját fogja felvenni. Emellett több leszállási mikrofon is található a roveren, így először fogjuk hallani egy marsi légkörbe-lépés és leszállási procedúra zajait.

A marsjáró kamerái

Folytatás a következő oldalon ↓

A marsjáró kerekei
A Perseverance-nek összesen hat darab kereke van, mindegyik saját motorral rendelkezik. A kereket úgy tervezték, hogy a rover egy helyben is tudjon forogni, ezzel 360 fokos mozgást biztosítva. A kerekeket titániumcsövek tartják a helyükön, a felfüggesztésnek köszönhetően akár 40 centiméteres objektumokon is keresztül tud hajtani. Maguk a kerekek alumíniumból készültek tapadást segítő barázdákkal és ívelt titánium-küllőkkel a rúgózáshoz. A rover maximális sebesége 4,2 centiméter másodpercenként (0,15 km/h).

Curiosity és Perseverance kerekeinek összehasonlítása

A robotkar
A 2,1 méter hosszú robotkar nagyon hasonlít egy emberi karhoz. Van robotikus “könyöke” és “csuklója”, amik nagy mobilitást biztosítanak. A robotkaron végén található az ún. turret. A turret-re van ráhelyezve a WATSON, PIXL, SHERLOC, talajszenzor és a fúró.
A fúrónak összesen háróm darab cserélhető fúrófeje van: keményebb sziklafúró, talaj (regolit) fúró és egy csiszoló. A fúró segítségével tudnak regolit és sziklamintákat helyezni a tartályokba, amit majd egy nap remélhetőleg a Földre szállít egy másik szonda. A talajszenzor biztonsági célokat szolgál, a robotkar talajba ütközését hivatott megakadályozni.

A robotkar

Kommunikáció
A marsjárón három darab antenna található: ultra-magas frekvenciájú antenna (UHF), X-sávú nagy nyerségű antenna (high-gain), X-sávú alacsony nyereségű antenna (low-gain). Az UHF antenna a Mars körül keringő szondákon keresztül éri el a földi irányítást, 2 megabit/s adatátviteli sebességgel. Az X-sávú nagy nyereségű antenna direkt Föld-marsjáró kapcsolatra van tervezve. Ez forgatható, tehát bármikor a Föld felé lehet irányítani. A Földi antennától föggően 160/500 bit vagy 800/3000 bit adatátviteli sebességgel rendelkezik. Az X-sávú alacsony nyereségű antenna egy omni-directional antenna, ami annyit tesz hogy egyirányú. Ebben az esetben csak adatfogadásra van tervezve. Mivel ezt nem kell irányba állítani, folyamatos kapcsolat van a Földdel. Az adatátviteli sebessség 10 bit/s a Deep Space Network 34 méteres antennájával, 30 bit/s a 70 méteres antennával.

Az antennák

Egyéb tudományos eszközök:

  • Radar Imager for Mars’ subsurface experiment (RIMFAX) – talajradar földalatti kutatás végzésére
  • Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) – marsi meteorológiai állomás
  • Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) – szén-dioxidból való oxigén előállítási technológia demonstrációja

Ingenuity helikopter

Ez lesz az első eszköz ami repülést fog végrehajtani egy másik bolygón. Az Ingenuity a Percy hasán fog utazni a Vörös Bolygóra. Leszállás után leválasztják a helikoptert, és először egy 30 másodperces ugrást fognak végrehajtani vele, tesztelik a repülési képességeit. Ha ez sikeres, egy 30 napos idősávban további öt, pár perces repülést fognak vele végrehajtani, térképezés és fényképezési célokból. Áramellátását egy napelem biztosítja, lítium-ion akkumulátorok segítségével. Tömege 1,8 kilogramm, rotorlapátjait szén-kompozit anyagból készítették.

Forrás: Geoff Barrett



"NASA US | Mars 2020 küldetés profil" bejegyzés hozzászólásai (0 db)

Jelenleg még senki nem szólt hozzá a témához! Légy Te az első!

Hozzászólás írása +