Авиация Феникс (космический аппарат) - Научное оборудование

12 апреля 2011


Оглавление:
1. Феникс (космический аппарат)
2. О миссии
3. Цели проекта
4. Научное оборудование
5. Хронология миссии
6. Итоги миссии и текущее состояние

В целом Phoenix несет семь различных приборов, все вместе они способны исследовать зону высадки максимально комплексно.

Средство визуального исследования Марса

В состав оборудования корабля входит построенная в Университете штата Аризона оптическая система Surface Stereo Imager. Она состоит из двух камер, смонтированных на выдвижной башенке высотой около 2 м, и предназначена для визуального исследования планеты. Система позволит получать стереоизображения арктической марсианской пустыни с разрешением 1024×1024 в оптическом и инфракрасном диапазонах. SSI будет поддерживать манипуляции механической руки и даст возможность формировать цифровые модели рельефа окружающей корабль местности, что, в свою очередь, обеспечит создание трёхмерных виртуальных изображений марсианского пространства. Помимо этого SSI поспособствует геоморфологическому и минералогическому анализу Красной планеты. Ещё одной задачей является исследование оптических свойств атмосферы Марса, в частности — визуальная оценка количества пыли в воздухе.

Кроме вышеперечисленных задач, SSI будет вести наблюдение за количеством пыли, осаждающейся на приземлённом космическом аппарате, что позволит сделать вывод о скорости осадконакопления и особенностях протекания атмосферных и эрозионных процессов на планете, а также даст возможность оценивать запылённость солнечных батарей и вызванное этим фактором снижение количества энергии. Последнее напрямую влияет на время функционирования аппарата Phoenix.

Камера механической руки

Установленная на конце механической руки камера Robotic Arm Camera создана совместно учёными из Университета штата Аризона и немецким Институтом Макса Планка. Камера укреплена непосредственно возле ковша и позволяет в деталях видеть место, где проводится забор образцов грунта и льда.

Изображение стенок вырытой траншеи, как полагают учёные, позволит геологам определить наличие и очерёдность залегания напластований. В частности, изображения, на которых видны цвета и размеры частиц грунта, слагающего поверхность Марса в вертикальном разрезе, дадут возможность сделать выводы об изменении условий залегания осадков, а значит, и об истории изменения марсианского климата. Камера снабжена двумя источниками света, верхний из которых состоит из 36 голубых, 18 зелёных и 18 красных ламп, а нижний — из 16, 8 и 8 ламп соответственно. Помимо этого в состав устройства входят два моторчика, первый меняет фокусное расстояние объектива, а второй поднимает и опускает прозрачный пылезащитный кожух. Максимальное разрешение камеры — 23 микрона на пиксел.

Механическая рука и метеорологическая станция

Основной инструмент корабля — механическая рука Robotic Arm, она создана JPL и может двигаться вперёд-назад, вправо-влево, вверх и вниз, а также совершать круговые движения. Длина устройства составляет 2,35 м. На Земле RA испытывали в американской Долине Смерти, местности с очень твёрдым грунтом, где она смогла выкопать за 4 часа траншею глубиной 25 см.

В задачи метеорологического оборудования, созданного Канадским космическим агентством, входит ежедневная фиксация изменений марсианской погоды путем использования датчиков температуры и атмосферного давления, а также измерение концентрации пыли и ледяного пара в воздухе Красной планеты с помощью лидара. Лидар будет посылать короткие импульсы света вертикально вверх и фиксировать отражённые атмосферой сигналы, что поможет выявить наличие невидимых невооружённым глазом облаков, тумана и мест концентрации пыли. При этом температура на планете будет измеряться с помощью трёх термопар, установленных на выдвижной башенке высотой 1,2 м. Такое инженерное решение сможет фиксировать вертикальный профиль температуры у поверхности Марса.

Микроскопы

Модуль MECA, создание которого курировалось JPL, включает в себя оптический и сканирующий атомно-силовой микроскопы. Работа последнего основана на использовании сил атомных связей, действующих между атомами вещества. Атомный микроскоп — результат работы швейцарского консорциума, а оптический создан Университетом штата Аризона.

Максимальное разрешение оптического микроскопа — 4 мкм, атомного — 10 нм. Микроскопические изображения марсианского грунта будут использоваться, в частности, для поиска доказательств того, что изучаемый субстрат когда-либо подвергался воздействию воды. Для этого будет проводиться поиск крошечных вкраплений глины. Оптический микроскоп снабжён инструментами подсветки — в его состав входят красная, зелёная, синяя и ультрафиолетовая лампы. Одноразовые средства подготовки образцов при этом созданы с использованием силикона.

Помимо этого в состав MECA входит инструмент для химического анализа растворенных в воде образцов грунта. Подобный метод исследования позволяет определять pH полученного раствора, а также выявлять наличие кислорода, углекислого газа, хлоридов, бромидов и сульфатов. MECA также содержит инструмент для определения тепловой и электрической проводимости образцов — для этого используются три иглы, вмонтированные в верхнюю часть механической руки.

Масс-спектрометр

Модуль TEGA, построенный университетами штатов Аризона и Техаса в Далласе, является предметом особой гордости команды Phoenix. Устройство содержит восемь миниатюрных одноразовых муфельных печек, в которых происходит нагревание образцов марсианского грунта. По своим размерам каждая такая печка напоминает стержень шариковой ручки. Нагревание проходит медленно, при этом определяется теплоёмкость образца. Когда температура в печке достигает 1000 °C, нагретый материал начинает выделять газ, который анализируется встроенным масс-спектрометром, определяющим концентрацию конкретных молекул и атомов в образце.

Фотографирование на спуске

Последний из инструментов, Mars Descent Imager, был создан компанией Malin Space Science Systems, и представляет собой камеру, которая может использоваться для фотографирования места спуска в процессе снижения аппарата на поверхность Марса. Ожидалось, что съёмка начнётся после того, как Phoenix снизится до высоты примерно в 7 км и сбросит термозащиту. Фотографии помогут точно определить место, где сел корабль, а также предоставить информацию о географических, геоморфологических и геологических особенностях близлежащего ландшафта.

Полученные снимки также могут помочь определить, является ли место посадки типичным для приполярных регионов Марса. То есть могут ли полученные в ходе проекта результаты быть распространены на всю арктическую марсианскую пустыню.

MARDI весит около полукилограмма и, как предполагалось, израсходует на создание серии снимков не более 3 Вт электричества. Угол обзора при этом будет составлять 66°, размер каждой фотографии 1024×1024 пиксела, а время экспозиции равно 4 мс.

Однако, предстартовые тесты летательного аппарата идентифицировали потенциальную проблему в обработках данных от камеры в течение критических моментов заключительного этапа посадки на поверхность планеты. Это привело к решению не использовать камеру.

Инструмент также содержит микрофон, который, равно как и камера, не был использован.

Просмотров: 4225

<<< Улисс (космический аппарат)

Фобос (КА) >>>