«Кьюрио́сити» (англ.Curiosity, МФА: [ˌkjʊərɪˈɒsɪti] — любопытство, любознательность[12]) — марсоход третьего поколения, разработанный для исследования кратера Гейла на Марсе в рамках миссии НАСА «Марсианская научная лаборатория» (Mars Science Laboratory, сокр. MSL).
Марсоход представляет собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее предыдущих марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити»[2][4].
Запущен с мыса Канаверал 26 ноября 2011 года в 15:02 UTC и примарсился на Aeolis Palus внутри кратера Гейла на Марсе 6 августа 2012 года в 05:17 UTC[13][14].
Предполагаемый срок службы на Марсе — один марсианский год (686земных суток); в декабре 2012 года двухлетняя миссия Curiosity была продлена на неопределенный срок[15].
По состоянию на 7 октября 2023 года марсоход преодолел 31,05 км[16].
Масса «Кьюриосити» после мягкой посадки составила 899кг[5], в том числе 80кг научного оборудования[17].
Размеры: марсоход имеет длину 3м, высоту с установленной мачтой 2,1м и ширину 2,7м[18]. «Кьюриосити» гораздо больше своих предшественников — марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити», которые имели длину 1,5м и массу 174кг (в том числе 6,8кг научной аппаратуры)[19][20][21].
Передвижение: на поверхности Марса MSL способен преодолевать препятствия высотой до 75см. Максимальная скорость на твёрдой ровной поверхности составляет 144метра в час[9]. Максимальная предполагаемая скорость на пересечённой местности составляет 90метров в час при автоматической навигации. Средняя же скорость, предположительно, составит 30метров в час. Ожидается, что за время двухлетней миссии MSL пройдёт не менее 19километров[22].
РИТЭГ является генератором, который производит электроэнергию от естественного распада изотопа плутония-238. При естественном распаде этого изотопа выделяется тепло, которое преобразуется в электроэнергию, обеспечивая постоянный ток в течение всего года, днём и ночью; также тепло может использоваться для подогрева оборудования (переходя к нему по трубам). При этом экономится электроэнергия, которая может быть использована для передвижения марсохода и работы его приборов[23][24]. «Кьюриосити» получает электропитание от энергоустановки, предоставленной Министерством энергетики США[25], содержащей 4,8кг плутония-238[25], закупленного, предположительно, в России[26][27][28]. Плутоний в виде диоксида упакован в 32 керамические гранулы, каждая размером примерно в 2см[19].
Генератор «Кьюриосити» является последним поколением РИТЭГов, сделан компанией Boeing, и называется «Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator» или MMRTG.[29] Основан на классической технологии РИТЭГов, но является более гибким и компактным[29]. Он рассчитан на производство 125Вт электрической энергии (0,16лошадиной силы в пересчете на единицы измерения мощности автомобильных двигателей) из примерно 2кВт тепловой (в начале миссии)[23][24]. Со временем мощность MMRTG станет падать, но при минимальном сроке службы в 14лет его выходная мощность снизится лишь до 100Вт[30][31]. Энергоустановка MSL генерирует 2,5кВт·ч каждый марсианский день, что гораздо больше, чем выход энергоустановок марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» (около 0,6кВт·ч за марсианский день).
Система отвода тепла (HRS): температура области, в которой будет находиться «Кьюриосити», может колебаться от +30 до −127 °C. Система отвода тепла прокачивает жидкость через трубы общей длиной в 60м в корпусе MSL, чтобы чувствительные элементы системы находились в оптимальной температуре[32]. Другие методы нагрева внутренних компонентов включают в себя использование тепла, которое было выделено от приборов, а также лишнего тепла от генератора MMRTG. HRS также имеет способность охлаждать свои компоненты, если это необходимо.[32] На космическом аппарате установлен криогенныйтеплообменник, произведенный в Израиле компанией Ricor Cryogenic and Vacuum Systems. Он позволяет сохранять температуру различных отсеков аппарата на отметке в −173 °C[33].
Компьютер: на марсоходе установлено два одинаковых бортовых компьютера (Side-A и Side-B[34]) под названием «Rover Compute Element» (RCE) под управлением процессора RAD750 с частотой 200МГц; они содержат радиационностойкую память. Каждый компьютер включает в себя 256кБEEPROM, 256МБ DRAM, и 2ГБ флэш-памяти.[35] Это количество, в целом, больше 3МБ EEPROM[36], 128МБ DRAM и 256МБ флэш-памяти, которые имелись на марсоходах «Спирит» и «Оппортьюнити»[37]. Используется многозадачная ОСРВVxWorks.
Компьютер постоянно следит за марсоходом: например, сам может повысить или понизить температуру в те моменты, когда это необходимо[35]. Он даёт команды на фотографирование, вождение марсохода, отправку отчёта о техническом состоянии приборов. Команды марсоходу передаются операторами с Земли[35]. В случае, если с одним из компьютеров возникают серьезные проблемы, то все управление аппаратом можно перенаправить на второй. После утечки данных с компьютера Side-B, вызванной аппаратными и программными проблемами, инженеры JPL пришли к выводу, что наиболее правильным является переключение управление марсохода с компьютера B на A, который использовался изначально с момента посадки на Марс[34].
Компьютеры используют процессор RAD750, который является преемником процессора RAD6000, использованного в Mars Exploration Rover.[38][39] RAD750 способен выполнять до 400млн операций в секунду, в то время как RAD6000 — лишь до 35млн[40][41]. Из двух бортовых компьютеров один настроен в качестве резервного и возьмёт на себя управление в случае возникновения проблем с основным компьютером[35].
Марсоход имеет инерциальное измерительное устройство (Inertial Measurement Unit)[35], оно предоставляет информацию о местоположении марсохода, используется как навигационный прибор.
Связь: «Кьюриосити» имеет две системы связи. В первую входят передатчик и приёмник X-диапазона, с помощью которых марсоход связывается напрямую с Землёй, со скоростью до 32кбит/с. Вторая работает в диапазоне ДМВ (UHF) и создана на базе программно-определяемой радиосистемыElectra[англ.]-Lite, разработанной в JPL специально для космических аппаратов. ДМВ-радио используется для связи с искусственными спутниками Марса. Несмотря на то, что у «Кьюриосити» имеется возможность прямой связи с Землёй, бо́льшая часть данных будет ретранслироваться орбитальными аппаратами, обеспечивающими бóльшую пропускную способность за счёт бо́льшего диаметра антенн и более мощных передатчиков. Скорости передачи данных между «Кьюриосити» и каждым орбитальным аппаратом могут быть 2Мбит/с («Марсианский разведывательный спутник») и 256кбит/с («Марс Одиссей»), каждый спутник имеет возможность держать связь с «Кьюриосити» приблизительно 8минут в день[42]. Также у орбитальных аппаратов заметно больше временно́е окно, в котором имеется возможность связи с Землёй.
При посадке телеметрия могла отслеживаться всеми тремя спутниками, находящимися на орбите Марса: «Марс Одиссей», «Марсианским разведывательным спутником» и «Марс-экспресс» — Европейского космического агентства. «Марс Одиссей» служил в качестве ретранслятора и передавал телеметрию на Землю в потоковом режиме. На Земле сигнал принимали с задержкой в 13минут46секунд, необходимой для преодоления радиосигналом расстояния между планетами.
Манипулятор: на марсоходе установлен трёхсуставный манипулятор длиной 2,1м, на котором смонтированы 5приборов общей массой около 30кг. Они смонтированы на конце манипулятора в крестовидной башне-турели, способной поворачиваться на 350градусов. Диаметр башни с приборами составляет около 60см. Во время движения манипулятор складывается.
Два прибора, APXS и MAHLI, являются контактными инструментами. Остальные 3прибора — ударная дрель, щётка и механизм для забора и просеивания образцов грунта — выполняют функции добычи и приготовления материала (образцов) для исследования. Дрель имеет 2запасных бура. Она способна делать в камне отверстия диаметром 1,6см и глубиной 5см. Добытые манипулятором образцы могут также исследоваться приборами SAM и CheMin, расположенными в передней части корпуса марсохода[43][44][45]. Ровер оборудован инструментом для измерения содержания метана: это небольшая полость с зеркальными стенками, внутри которой установлены лазер и детектор (см. иллюстрации). Поглощение лазерного света на длинах волн, соответствующих метану, позволяет определить концентрацию его в атмосфере планеты. Фоновое содержание метана на Марсе составляет около 0,4 миллиардных долей, тогда как фоновая концентрация метана на Земле сейчас равна примерно 1800 миллиардных долей[46]. Однако, в этом приборе есть метан, привезённый с Земли, а спектрометр АЦС (ACS), установленный на искусственном спутнике Марса ExoMars Trace Gas Orbiter (миссия ЭкзоМарс), метана в атмосфере Марса с орбиты не нашёл[47].
Из-за разницы между земной и марсианской (38 % земной) гравитацией массивный манипулятор подвергается различной степени деформации, для компенсации разницы которой устанавливается специальное программное обеспечение (ПО). Работа манипулятора с данным ПО в условиях Марса требует дополнительного времени для отладки.[48]
Мобильность марсохода: как и предыдущие марсоходы, Mars Exploration Rovers и Mars Pathfinder, «Кьюриосити» имеет платформу с научным оборудованием, всё это установлено на шести колёсах, каждое из которых имеет свой электродвигатель, причём два передних и два задних колеса будут участвовать в рулении, что позволит аппарату разворачиваться на 360градусов, оставаясь при этом на месте[49]. Колёса «Кьюриосити» значительно больше, чем те, которые использовались в предыдущих миссиях. Каждое колесо имеет определённую конструкцию, которая будет помогать марсоходу поддерживать тягу, если он застрянет в песке, также колёса марсохода будут оставлять след в виде регулярного отпечатка на песчаной поверхности Марса. В этом отпечатке при помощи кода Морзе в виде отверстий записаны буквы JPL (англ.Jet Propulsion Laboratory — Лаборатория реактивного движения).[50]
При помощи бортовых камер марсоход распознаёт элементы регулярного отпечатка колёс (узоры) и сможет определить пройденное расстояние.
Головка мачты с ChemCam, MastCam-34, MastCam-100, NavCam.
Одно из шести колес Curiosity
Антенны с высоким коэффициентом усиления (справа) и с низким коэффициентом усиления (слева)
УФ датчик
Орбитальные изображения
«Кьюриосити» спускается под парашютом (6 августа 2012 г .; MRO/HiRISE).
Парашют «Кьюриосити» в Марсианский ветер (с 12 августа 2012 г. по 13 января 2013 г.); MRO).
Кратер Гейла - материалы поверхности (ложные цвета; THEMIS; 2001 Mars Odyssey).
Карта передвижения «Кьюриосити» на Марсе за первый год и первую милю (1 августа 2013) (3-D).
Изображения марсохода
Выброшенный тепловой экран с точки зрения "Кьюриосити", спускающегося к поверхности Марса (6 августа 2012 г.).
Первое изображение Curiosity после приземления (6 августа 2012 г.). Видно колесо марсохода.
«Кьюриосити» приземлился 6 августа 2012 года недалеко от базы Эолис Монс (или «Гора Шарп»).[61]
Первое цветное изображение марсианского пейзажа, сделанное MAHLI (6 августа 2012 г.)
Работа марсохода и команды миссии привели к появлению в интернете множества тематических рисунков, чего ранее не случалось ни с одной подобной миссией[62].
Число подписчиков микроблога @MarsCuriosity в социальной сети Twitter, ведущегося командой миссии «от лица» марсохода, к середине августа 2012 года превысило 1 млн человек[63].
Susan Watanabe.Keeping it Cool (…or Warm!)(неопр.).NASA/JPL(9 августа 2009).Дата обращения: 19 января 2011.Архивировано из оригинала 17 августа 2012 года.
Bajracharya, Max; Mark W. Maimone; Daniel Helmick.Autonomy for Mars rovers: past, present, and future(англ.)// Computer: journal.— 2008.— December(vol. 41, no. 12).— P. 45.— ISSN0018-9162.— doi:10.1109/MC.2008.9.