Mars Pathfinder
Mars Pathfinder byla planetární sonda v rámci programu Discovery vypuštěná 4. prosince 1996 agenturou NASA raketou Delta II, jen měsíc poté co odstartoval Mars Global Surveyor. Po 7 měsíční cestě Mars Pathfinder přistál na Marsu v pánvi Ares Vallis, v oblasti zvané Chryse Planitia, 4. července 1997. Složené sluneční panely po dobu cesty ukrývaly malé vozítko zvané Sojourner, schopné pohybovat se po okolí povrchového modulu a tím rozšířit zkoumanou oblast.
| Mars Pathfinder | |
|---|---|
 | |
 | |
| COSPAR | 1996-068A |
| Katalogové číslo | 24667 |
| Start | 4. prosince 1996, 06:58:07 UTC |
| Kosmodrom | Cape Canaveral Air Force Station LC-17B |
| Nosná raketa | Delta II Model 7925A |
| Stav objektu | přistál na Marsu |
| Přistání | 4. července 1997 16:56:55 UTC |
| Provozovatel | NASA - JPL |
| Výrobce | NASA - JPL |
| Druh | planetární sonda |
| Program | Program Discovery |
| Hmotnost | vzletová 894 kg[1] při vstupu do atmosféry Marsu 570 kg po přistání 360 kg |
| Oficiální web | Oficiální web |
| Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Ačkoliv byla proklamována životnost vozítka Sojourner pouze týden a povrchového modulu měsíc, obě části jí značně překonaly; 12krát, respektive 3krát. Poslední komunikace se sondou Pathfinder proběhla 27. září 1997, kdy pravděpodobně došla energie v bateriích udržující teplotu modulu.[1] Po odmlčení mateřského modulu se předpokládá, že stále funkční vozítko začalo kolem modulu kroužit či se zastavilo a vyčkávalo na další příkazy.[1]
Mise za 265 miliónů amerických dolarů skončila značným technickým i vědeckým úspěchem, když se podařilo splnit a překročit většinu původních plánů. Během pobytu na povrchu Marsu sonda odeslala zpět na Zemi 2,3 miliard bitů informací včetně 16 500 obrázků pořízených přistávacím modulem a 550 obrázků pořízených vozítkem. Získaná vědecká data umožnila poodhalit, že se v historii planety nacházelo období, které bylo teplejší a vlhčí než je tomu dnes a které umožnilo krátkodobou existenci tekuté vody na povrchu.[1] Po technické stránce se povedlo otestovat nové technologie, jako například přistávání planetární sondy pomocí airbagů,[2] které nebyly použity nikdy před tím.Přistávací modul byl v květnu roku 1997 na památku Carla Sagana pojmenován Pamětní stanice Carla Sagana (Carl Sagan memorial station).[3]
Vybavení sondy
Hlavní úkolem mise bylo zjistit složení marsovské půdy a hornin. Protože se předpokládalo, že složení není úplně jednolité, jak by se mohlo zdát podle odběrů v malé vzdálenosti od sondy (např. sondy Viking 1 a 2 nabíraly vzorky robotickou rukou a kameny pro ně byly nedosažitelné), byla sonda vybavena pohyblivým vozítkem Sojourner rozšiřujícím akční rádius celé mise.
Mise Mars Pathfinder vyšetřovala složení marsovské půdy pomocí několika nástrojů.
- povrchový modul,
- stereoskopický zobrazovací systém (Imager for Mars Pathfinder – IMP) s výměnnými filtry na vysouvacím stožáru 1 m nad sondou,
- nástroj pro meteorologická pozorování (Atmospheric Structure Instrument/Meteorology Package (ASI /MET)),
- magnetometr
- anemometr
- vozítko,
- alfa-protonový a rentgenový spektrometr (Alpha Proton X-ray Spectrometer – APXS) zkoumající složení vzorků pomocí ozařování částicemi alfa z izotopu curia 244 a rozdílné reakce prvků na toto záření,
- černobílá stereoskopická kamera vpředu a barevná vzadu.
- experiment přilnavosti materiálů (Materials Adherence Experiment – MAE), který zkoumal vliv marsovského prachu na solární články.[4]
- experiment zkoumající abrazivní opotřebení kola (Wheel Abrasion Experiment – WAE), který měl pomocí několika destiček z různých materiálů umístěných na jednom z centrálních kol zkoumat zrnitost půdy v místě přistání[5][6]
Komunikace mezi Landerem a Roverem
Komunikace mezi přistávacím modulem a roverem Sojourner probíhala pomocí poloduplexní(half duplex) komunikace, přičemž komunikaci zahajoval rover Sojourner.LMRE (Lander Mounted Rover Equipment) bylo tedy většinu času přepnuto na příjem. Komunikace probíhala pomocí datových paketů o velikosti 2000 B (16000 bitů), které mohly obsahovat obrázky z roveru, telemetrii, operační stavy roveru a příkazy ze země.[7]
Modulace a modemy
Pro komunikaci byla použita modulace DGMSK ((Differential Gaussian Minimum Shift Keying); diferenciální gaussovské klíčování s minimálním zdvihem) na nosné frekvenci 459,7 MHz. Lander i rover byly vybaveny modemy, které se staraly o předávání dat mezi nimi. Každý modem se skládal z digitální a analogové části.
Modem na roveru byl vybaven ohřívačem o příkonu 0,5 W, který se staral o jeho ohřátí na pracovní teplotu v brzkých ranních hodinách na Marsu, před zahájením telekomunikační relace. Protože krystalový oscilátor (u roveru i landeru) nebyl teplotně kompenzován docházelo k frekvenčnímu posunu signálu (přípustná hodnota posunu byla až 5 kHz). Vlivem teploty tak mohla narůstat chybovost přenosu BER. Pro udržení minimální chybovosti bylo nutné držet teplotní rozdíl do 20 °C.[7]
| Sojourner | Lander | |
|---|---|---|
| Hmotnost | 105,9 g | 265,2 g |
| Rozměry | 8,13×6,35×2,3 cm | 10,6×7,1×5,3 cm |
| RF konektor | SMA | |
| DC konektor | 9 pin Micro-D (signál a napájení) | 9 pin Micro-D(signál) 15 pin micro-D (napájení) |
| Napájecí napětí na sběrnici | +9 V | +28 V |
| Příkon | 1,7 W se stabilizátorem 9 V | 1,5 W bez DC měniče |
| Modulace | DGMSK | |
| Nosná frekvence | 459,7 MHz | |
| Šířka pásma | 25 kHz | |
| Vysílací výkon | 100 mW | |
| Spojení | Half duplex | |
| Rozhraní | RS232 konvertováno do úrovní TTL | |
| Přenosová rychlost | 9600 Bd | |
| Teplotní rozsah(pracovní) | -30 °C až 40 °C | |
| Teplotní rozsah(skladovací) | -55 °C až 60 °C | |
Vestavěný systém roveru Sojourner
Průzkumný rover byl vybaven jednojádrovým procesorem 80C85, který měl hodinovou frekvenci 2 MHz, to mu umožňovalo zpracovat až 100k instrukcí za sekundu.Po startu případně resetu počítače, začal procesor vykonávat instrukce uložené v paměti PROM. Následně začal načítat do paměti RAM uložené programy.[8] Řídící jednotka roveru Sojourner byla složená ze dvou navzájem propojených elektronických desek. Ačkoliv byly desky označené jako napájecí a procesorová, každá z desek obsahovala součásti, které byly zodpovědné za napájení a jeho správu, analogové a digitální vstupy/výstupy a paměťové úložiště. K propojení se senzory a akčními členy roveru sloužila sada tří FLEX kabelů, které byly vyvedeny z teplotně izolovaného boxu WEB (Warm Electronic Box) v němž byla elektronika uložená[9] pro udržení provozní teploty použitých součástek.
Organizace paměti Sojourneru byla následující:[8]
Přistání na Marsu
Během sestupu se používal tepelný štít a velký brzdící padák. Výškový radar zjišťoval vzdálenost k povrchu a k dalšímu zpomalení byly použity brzdící rakety a nakonec se osm sekund před dopadem nafouklo 24 vzdušných vaků a obalily celou sondu, následovalo několik odskoků.
Poté, co byly vypuštěny vzduchové vaky, rozevřely se sluneční panely. Protože sonda přistála v noci, muselo se počkat na východ Slunce. Místo přistání má souřadnice 19,30° severní šířky a 33,52° západní délky a nachází se v pánvi Ares Vallis, 19 kilometrů jihozápadně od středu přistávací elipsy. Během prvního solu udělal Pathfinder první obrázky svého okolí a meteorologická měření. Zjistilo se, že jeden vzdušný vak se nevypustil úplně a mohl by bránit vozítku sjet z rampy. Problém byl vyřešen a vozítko se zpožděním z rampy sjelo.
Sojourner vyjíždí
Sojourner sjel během solu 2. Během dalších solů se vozítko přiblížilo ke kamenům, které si inženýři pojmenovali jmény jako „Barnacle Bill“, „Yogi“ a „Scooby Doo“. Sojourner zjišťoval z jakých prvků se skládají kameny a marsovská půda, zatímco mateřská sonda Pathfinder snímala obrázky vozítka a přilehlého okolí.
Sojourner bylo šestikolové vozítko o délce 65 cm, šířce 48 cm a výšce 30 cm s hmotností 10,6 kg. Pohyboval se rychlostí 1 cm/s a během svého fungování urazil téměř 80 m okolo přistávacího modulu Pathfinder a nevzdálil se od něj na více než 8 m. Původně se předpokládalo, že Sojourner by měl fungovat na povrchu Marsu jeden týden,[2] nicméně nakonec fungoval 12x déle než se předpokládalo.[1] Sojouner během 83 solů mise předal prostřednictvím povrchového modulu Pathfinder 550 snímků a 16 chemických analýz vzorků.[1] Po odmlčení mateřské sondy Mars Pathfinder Sojourner pravděpodobně začal kroužit kolem modulu či se zastavil očekávající další instrukce.[1]
Analýza kamenů
První byl zkoumán kámen „Barnacle Bill“ během solu 3. Používal se alfa-protonový a rentgenový spektrometr (Alpha Proton X-ray Spectrometer - (APXS) ), který potřeboval 10 hodin pro úplné prozkoumání vzorku. Spektrometr byl schopen zjistit přítomnost kromě vodíku většiny prvků, pokud jejich koncentrace byla vyšší než 0,1%.
Konec mise
Ačkoliv byla proklamována životnost vozítka týden a povrchového modulu měsíc, obě části jí překonaly 12krát, respektive 3krát.[1] Poslední komunikace se sondou Pathfinder proběhla 27. září 1997.[1] Během října se pravděpodobně podařilo zachytit slabý signál nosné frekvence, ale to již neposkytovalo vědecká data. V březnu 1998 byla mise oficiálně ukončena.[1]
Marie Curie (rover)
Marie Curie byl náhradní a posléze testovací rover, který vznikl spolu s vozítkem Sojourner.[10][11] Nesl jméno po Marii Curie-Skłodowské. JPL používala rover Marie Curie pro testování příkazů, které později zasílala na Mars roveru Sojourner.Agentura NASA plánovala poslat rover Marie Curie na Mars v rámci mise Mars Surveyor 2001.[12] Rover měl být z landeru vysazen pomocí robotického ramene. Tato mise ale byla zrušena.
Rover Marie Curie byl roku 2015 přesunut do sbírek Smithsonova muzea.[10]
Kultura
- Úvodní scénka televizního seriálu Star Trek: Enterprise obsahuje záběry na rover Sojourner
- Ve filmu Rudá planeta (film) (v originále Red Planet) z roku 2000 použijí zbývající astronauti vozítko Sojourner pro sestrojení rádia k navázání kontaktu se Zemí.
- Ve filmu Marťan (film) z roku 2015, podle knižní adaptace novely Andy Weira použije astronaut Mark Whitney Pathfinder lander ke spojení se zemí.
Odkazy
Reference
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu Mars Pathfinder na Wikimedia Commons - http://www.aldebaran.cz/sondy/sondy/96_Mars_Pathfinder.html
- http://mek.kosmo.cz/sondy/usa/mars/mpf.htm
.jpg){kind=link}