Погребан на Марс
Защо мисията Curiosity беше застрашена
Вече седмица марсоходът Curiosity не може да се движи, замръзвайки по пътя си към планината Шарп. Всичките му електронни системи работят, но той стои с непохватно протегната „ръка“ пред себе си. Причината за спирането е сериозна - бормашината се заклещила в марсохода. Цялата работа с манипулатора е спряна, инженерите на Земята търсят причината за неизправността и се опитват дистанционно да дават команди на инструмента.
Експедицията на Curiosity навлезе в доста скучен етап: живописните планини Мъри са изоставени, а най-близката скала на планината Шарп е все още на няколко километра. Марсоходът ги преодоля, оглеждайки околните тъмни пясъци и наслоени гипсови отлагания.
По пътя Curiosity срещна малък метеорит, който поне малко разнообрази впечатлението за скучна равнина.
Въпреки че НАСА вече има добра представа за структурата и състава на почвата на тази равнина, беше решено да се проведе още едно вземане на проби от почвата, така че марсоходът да я проучи с вътрешните си лабораторни инструменти: газовия хроматограф SAM и рентгеновия дифрактометър CheMin. Учените избират подходящо удобно място, обстрелват го с лазерен спектрометър ChemCam, насочват манипулатора и дават команда на сондажното устройство да започне работа.
След като провериха марсохода на следващия ден, учените установиха, че под сондажа няма тестов кладенец. Възникналата повреда не е първата за сондажния уред, но всички предишни са били от различен характер. За да разберем това по-подробно, ще проучим устройството за вземане на проби от почвата.
Манипулаторът Curiosity има два изследователски инструмента и три работни инструмента.
Алфа протонен спектрометър APXS е канадски инструмент за определяне на химичния състав наобразци, към които се пресова. Макро камерата MAHLI показва повърхността при 10-кратно увеличение с най-високо качество. Тя прави и впечатляващи селфита на роувъра.
За допълнителна защита камерата MAHLI се предлага с механична капачка против прах.
Металната четка DRT почиства прах и пясък от избрани участъци от повърхността, които се изследват с помощта на ChemCam, APXS или MAHLI.
Още два инструмента на манипулатора са предназначени да вземат почвени проби и да ги подготвят за зареждане във вътрешни лабораторни инструменти. Чувствителните инструменти изискват ограничени обеми насипни проби с размер на зърното не повече от 1 и 0,15 mm. Инструментът CHIMRA изпълнява две свързани функции: събира почвата с кофа или от колектор за почва от сондаж и също така пресява и дозира пробите, преди да ги разтовари във фунии на тялото. CHIMRA е комплекс от контейнери, тръби и сита, през които се движи суха почва, разделяйки се на проби и ненужни утайки. Преместването и пресяването става под действието на силата на привличане на Марс, движения на манипулатора, вибрации от генератора на вибрации и разклащане от ударния механизъм на свредлото.
Свредлото е най-важният, масивен и сложен елемент на манипулатора. Неговата бормашина е в състояние да проникне в повърхността на Марс на дълбочина от седем сантиметра и да вдигне проби от почвата оттам. Това се осигурява от конструкцията на свредлото под формата на куха тръба, през която минава свредло с широка и къса режеща част.
По време на сондажни операции блокът на манипулатора е неподвижен и лежи на земята с два "рога" отпред. Подаването на свредлото и силата върху свредлото се предават чрез вътрешен механизъм.
За подобряване на функциите на пробиване, бормашината е оборудвана с "percussion" - електромагнитен ударен механизъм, който създава възвратно-постъпателни движениянападател с честота 1800 удара в минута, предаван към основата на свредлото. Той също така подпомага прехвърлянето на почвени проби към CHIMRA. Ударният механизъм вече се е превърнал в източник на неизправности в манипулатора - бордовата система многократно е регистрирала къси съединения някъде в дълбините му.
Причината за тях все още не е известна, но те не се появяват при всяко включване на барабана. Работоспособността на свредлото беше запазена само благодарение на резервното захранване. Текущата повреда обаче по никакъв начин не е свързана с късо съединение на ударния механизъм.
Само няколко дни преди последния инцидент, Curiosity проведе цикъл на почистване на вътрешните кухини на CHIMRA, използвайки само неговия вибрационен механизъм - без да използва чука на бормашината. Този тест е извършен предварително, в случай че в бъдеще трябва да се справите без "перкусии". Прочистването изглеждаше успешно, въпреки че сегашният провал се случи веднага след него, но досега няма доказателства, че има причинно-следствена връзка между тези две събития.
Когато дойде време да се прави нов кладенец, сондажът опря в земята, но механизмът за подаване на сондажа не работеше - изглеждаше, че просто е заседнал. Инженерите на НАСА обаче все още се надяват, че повредата е възникнала в сензора за налягане.
Подвижната част на инструмента включва пробивна глава, система за отстраняване на почвата, електродвигател, шпиндел с предавателен механизъм и ударен механизъм.
Удължаването на подвижната част на сондажния механизъм преминава през система от ролки и водачи и се осъществява поради въртенето на винтовия вал, който се превръща в транслационно движение чрез сферичен винт. Захранващият двигател е разположен във фиксираната основа на пробивното устройство и осигурява натоварване от 12 килограма сила върху свредлото.
Причината за повредата се крие някъде там: може би електрическият мотор е блокирал, може би е сферична предавка, може би - това, на което НАСА най-много се надява - в сензора за сила. Ако проблемът е в сензора, тогава деактивирането му или мигането му може да помогне. Ако неизправността е в механиката, тогава всичко е много по-сложно.
Съдейки по кадрите, предадени от марсохода, има опасения, че причината за повредата все още е механична. Марсоходът премахваше манипулатора няколко дни подред, очевидно по време на тестове от различни екипи, и едва на третия ден инженерите успяха да придвижат свредлото с около един милиметър. За съжаление това е единственият успех до момента.
На роувъра има два контейнера с резервни свредла, но свредлото никога не е сменяно, защото износването на сегашното не е толкова значително. В повечето райони сондажите се извършваха в гъста, суха, уплътнена почва и само веднъж Curiosity трябваше да поеме доста твърд пясъчник. Може би инженерите се страхуват от някакъв вид повреда при смяна на свредлото и не искат да поемат рискове.
Ако захранващият механизъм на свредлото не бъде коригиран, тогава функционалността на марсохода ще намалее значително. Най-малкото, ефективността на работата му за геолозите ще бъде значително намалена. Сондата осигурява извличане на почва от определени геоложки слоеве, които са се запазили без въздействието на външни условия в продължение на няколко милиона години. По-рано в хода на симулациите учените откриха, че органичните съединения в горните пет сантиметра на марсианската почва се унищожават от космическата радиация за период от един милиард години. Ако няма достъп до тях, тогава ще остане само насипният резултат от изветрянето, който може да се загребе с кофа.
Събраният пясък трудно се свързва с конкретен геоложки слой итова означава, че определянето на геоложката история на Марс ще спре, въпреки факта, че това е една от основните цели на експедицията Curiosity.
Към днешна дата марсоходът е изминал повече от 15 километра, но все още е на път към основния обект на изследването си - склона на планината Шарп (Еолида). Най-интересните цели, от гледна точка на намирането на възможни доказателства за древен марсиански живот, Хематитовият хребет и находищата на филосилкатна глина, тепърва предстоят.