Десять любопытных фактов о марсоходе Curiosity

7 августа 2012 года автономная химическая лаборатория Mars Science Laboratory, более известная как марсоход Curiosity, совершила успешную посадку на поверхность Марса и передала на Землю первые снимки. Это знаменательное событие породило много публикаций в прессе и обсуждений в блогах и форумах. Одно из таких обсуждений, имевшее место на форуме Reddit, отличается от других тем, что специально для него были приглашены участники миссии Curiosity, ответившие на многие каверзные вопросы. Использовав эти ответы и некоторые другие материалы, мы выбрали десять наиболее занятных фактов о марсоходе Curiosity и его команде.

На видео запечатлен момент посадки марсохода на красную планету

1. Четыреста человек живут на Марсе

За одним неспешно передвигающимся по поверхности Марса аппаратом стоит команда из 250 учёных и примерно 160 инженеров, обеспечивающих круглосуточное наблюдение за ходом миссии. Все они живут по марсианскому времени. Марсианские сутки длиннее земных на 40 минут, из-за чего землянам приходится каждый день переставлять будильники (или устанавливать специальные приложения для iPhone и Android).

У «марсиан» есть специальный утренний список музыкальных композиций, которые они включают с восходом солнца на Красной планете — по одному треку в день (иногда, правда, музыка продолжает играть дальше, так что все заранее знают, с какой песней встретят марсианский рассвет на следующий день). Это продолжение традиции команд предыдущих марсоходов, а ещё раньше музыку по утрам ставили для участников пилотируемых миссий. Вот актуальный марсианский плейлист (словом «сол» обозначают марсианский день).

Сол 2: Beatles — Good Morning Good Morning с альбома Sgt. Peppers Lonely Hearts Club

Сол 3: Good morning, good morning из мьюзикла «Поющие под дождём»

Сол 5: Вагнер — «Полёт валькирий», в случае успешного обновления прошивки марсохода — тема из фильма «Миссия невыполнима»

Сол 6: Anthrax — Got the Time и 30 Seconds to Mars — Echelon

Сол 7: The Doors — Break on Through и Джордж Харрисон — Got My Mind Set on You

Сол 8: Джон Вильямс — тема из «Звёздных войн»

Сол 9: Саймон и Гарфанкел — Wake Up Little Susie

Сол 10: Фрэнк Синатра — Come Fly with me

При желании несложно рассчитать начало светового дня в той точке, где расположен Curiosity, выбрать нужный трек и слушать музыку одновременно с командой марсохода.

2. У Curiosity есть лазер и взрывчатка

Когда участников команды Curiosity просят рассказать, что-нибудь крутое про марсоход, они без колебаний отвечают: «Конечно же лазер! «. Мощным лазером Opportunity может испарить камень (вернее, его небольшую часть). Смысл в том, чтобы сфотографировать образующуюся в момент попадания плазму камерой ChemCam и, анализируя световой спектр на фотографиях, понять из чего состояла порода. 20 августа 2012 года Curiosity впервые опробовал своё оружие, подстрелив марсианский булыжник. Пусть Марс знает, с кем имеет дело!

В ближнем бою Curiosity также может использовать бур, зарывающийся в грунт на глубину до пяти сантиметров.

На борту Curiosity есть и некоторое количество взрывчатки, однако она предназначена не для того, чтобы делать новые кратеры. Взрывчатое вещество используется в так называемых пироболтах — механических соединениях, требующих автоматической отстыковки. Такие устройства использовались и в других космических аппаратах, включая марсоходы Spirit и Opportunity, и технология считается хорошо отработанной. Тем не менее, пиротехника требует кропотливого тестирования: никто не хочет, чтобы один из снарядов сработал в неподходящий момент.

3. Curiosity питает ядерный генератор — никаких солнечных батарей

В отличие от других марсианских аппаратов Curiosity не снабжён ни одной солнечной батареей — всю энергию он черпает из радиоизотопного термоэлектрического генератора (вот документ с подробностями его устройства). По сравнению с батареями такой источник питания удобнее и предсказуемее: песчаная буря, мешающая проникновению солнечного света, не станет преградой.

Выходная мощность генератора — около ста Ватт, и для работы особенно мощных модулей (к примеру, бура или лазера) этого недостаточно. Большинство действий Curiosity делает во время марсианского дня, тогда как ночью аппарат может заряжать от генератора аккумуляторные батареи.

4. Curiosity будет искать жизнь на Марсе, но не зародит её

«Мы не хотим искать материалы, из которых может зародиться жизнь, и обнаружить, что сами же их и занесли», — говорят сотрудники NASA. Именно поэтому все работы над марсоходом проводились в скафандрах (не космических, а защитных) в изолированном помещении, а каждую деталь дополнительно очищали перед запуском. Отношение к этой процедуре очень серьёзное.

Но что если внеземная жизнь таки будет найдена? В NASA утверждают, что об этом обязательно расскажут общественности, но не раньше, чем факт будет подтверждён основательной проверкой. Против ложных сенсаций тоже есть строгий протокол — как и против земных бактерий.

5. Sky Crane — посадочная система будущего

Празднование удачной посадки Curiosity было по большей части связано с тем, что она стала успешным тестированием посадочного механизма нового типа. Вместо того, чтобы смягчать падение аппарата воздушной подушкой (как было со Spirit и Opportunity) в NASA решили сделать платформу, парящую над поверхностью планеты сперва на парашюте, а затем на ракетных двигателях и спускающую марсоход на тросе. Когда Curiosity достиг марсианского грунта, он отсоединил трос, и платформа Sky Crane отлетела в сторону, упав в шестиста метрах от места посадки.

До посадки в NASA о ней говорили как о «семи минутах ужаса»: операция длилась семь минут, и если бы что-то пошло не так, вмешаться было бы невозможно. Сядь Curiosity кверху дном или на бок, помочь марсоходу уже не вышло бы.

Теперь, когда известно, что Sky Crane («Небесный кран») работает как положено, в NASA говорят о перспективности этого способа посадки тяжёлых аппаратов на неровную поверхность. Она избавляет инженеров от необходимости придумывать, как аппарат будет выбираться из посадочного модуля, к тому же даёт возможность свободно выбирать пункт назначения.

На тот момент, когда ракета с Curiosity взлетала с Земли, учёные ещё не утвердили место, куда должен был сесть марсоход. Благодаря Sky Crane у них появилась возможность менять решение в любую минуту: в момент крушения платформы на борту ещё оставалось около ста килограммов горючего, которое при других обстоятельствах могло пригодиться при посадке в другую точку.

Будет ли Curiosity проезжать место падения Sky Crane? Увы, нет, но лишь потому, что в качестве целей выбраны другие интересные объекты.

6. Софт Curiosity написан на Си

Центральный процессор компьютера Curiosity вряд ли способен кого-нибудь удивить своей мощностью — от современных технологий он отстаёт лет на восемь. Но для компьютеров-космонавтов это типично: вместо того, чтобы гнаться за мощностью в космических агентствах выбирают стабильность и проверенность временем. К тому же процессор должен работать в условиях повышенной радиации, и это отражено в его устройстве. Вот его спецификации:

Мозгом бортового компьютера служит 32-разрядный RISC-процессор RAD750. Это защищённый аналог IBM PowerPC 750, разработанный ещё в 2001 году и успешно применяемый в космической отрасли с 2005 года.

В каждом RCE есть базовый модуль EEPROM объёмом 256 КБ, по 256 МБ оперативной памяти стандарта DRAM с коррекцией ошибок и по 2 ГБ флэш-памяти. Подсистема памяти содержит защищённый буфер на случай аварийного отключения питания. По сравнению с предыдущими аппаратами серии Mars Exploration Rovers, объём памяти Curiosity увеличен примерно в восемь раз.
На компьютере Curiosity установлена операционная система реального времени VxWorks. Она же использовалась в других марсианских аппаратах: Spirit, Opportunity, Phoenix, Pathfinder и спутнике Mars Reconnaissance Orbiter, а также во многих земных роботах и встроенных системах.

Все программы Curiosity написаны на Си: с одной стороны, этот язык достаточно ёмкий по сравнению с ассемблером, с другой — отсутствие объектно-ориентированных конструкций C++ страхует от лишних ошибок. Программистов Curiosity специально попросили воздерживаться от всех сложностей: запрещены, к примеру, рекурсивные вызовы функций. В остальном программирование марсохода ничем не отличается от любого другого программирования.

Для прямой связи с Землёй марсоход может использовать собственную антенну с сантиметровым диапазоном волн. Если навести её прямо, то можно получить скорость до 10 Кбит/с. Но большие объёмы данных куда выгоднее передавать через спутники Mars Reconnaissance Orbiter и 2001 Mars Odyssey. В этом случае скорость можно повысить до 2 Мбит/с, но лишь в определённых условиях. Марсианские спутники находятся в зоне видимости лишь восемь минут в сутки, но этого достаточно для передачи около 250 Мбит. В среднем задержка при передаче информации к марсоходу и обратно составляет 14 минут, что делает прямое управление затруднительным.

7. Команда Curiosity предпочитает Mac

Среди прочих вопросов, заданных на Reddit, кто-то поинтересовался, какие компьютеры используют участники миссии. Ответ — «в этой комнате двенадцать маков и три материнские платы PC» (на 14 человек). С одной стороны, это, конечно, не говорит нам о том, что все четыре сотни участников предпочитают Mac, однако пропорции таковы, что можно не сомневаться: продукция Apple очень популярна в NASA.

8. Curiosity сфотографирует небо и Землю

Главная камера Curiosity называется Mastcam и имеет максимальное число диафрагмы f/8 и фокусное расстояние 34 мм в эквивалентное 115 мм для 35-мм фотопленки. Как и процессор аппарата, сенсор камеры кажется устаревшим по нынешним меркам: его разрешение — всего два мегапикселя. Системы Curiosity проектировались ещё в 2004 году, когда марсоход был на начальных этапах разработки, и тогда двухмегапиксельная камера считалась неплохой. Что поделать: аппарат с десятилетнем циклом разработки просто не способен поспеть за прогрессом. Однако низкое разрешение матрицы — это не такая уж и проблема. В отличие от людей-фотографов, марсоход — сам себе штатив, и может сделать несколько идентичных снимков с разной выдержкой и за счёт этого улучшить качество картинки.

В 2010 году кинорежиссёр Джеймс Кэмерон, приглашённый в команду Curiosity, пытался продвинуть идею о том, чтобы заменить камеру на более современную — с трансфокатором и возможностью снимать стереоизображение. Пламенная речь Кэмерона о том, как было бы здорово посмотреть на Марс будто своими глазами, быть может и тронула руководство NASA, но не настолько, чтобы согласиться на авантюру в последний момент — времени до запуска было слишком мало, чтобы что-то переделывать.

Кроме марсианских пейзажей Curiosity сфотографирует звёздное небо и, конечно, Землю. С Марса наша планета будет выглядеть маленькой точкой на небе — как и сам Марс с Земли. Со снимком, сделанным командой «Аполлона-8» в 1968 году с орбиты Луны конкурировать сложно.

9. Curiosity пишет послания колёсами

На колёсах марсохода есть несимметрично расположенные прорези. Каждые три их ряда повторяются, и складываются в следующим образом: “. — — -”; “. — — .”; “. — . .”. В переводе из кода Морзе это даёт аббревиатуру JPL — Jet Propulsion Laboratory (лаборатория NASA, работавшая над марсоходом). Но в отличие от следов на Луне, эти не останутся в грунте надолго: песчаные бури рано или поздно сотрут автографы NASA.

10. Марсоходы можно будет возвращать на Землю (но пока что — нет)

Миссия Curiosity распланирована на 23 месяца, после чего будет считаться успешной. Но, как и у прошлых марсоходов, у Curiosity есть шанс проработать дольше — Opportunity, к примеру, бороздит марсианские просторы уже восемь лет. Срок службы генератора, питающего Curiosity, — 14 лет. Но что будет с марсоходом дальше?

В NASA уже подумывают о том, что следующие аппараты могли бы не только изучать полученные образцы грунта на месте, но и отправлять их космической бандеролью на Землю. Это, впрочем, только проекты и планы на отдалённое будущее.

Истории известен один случай возвращения аппарата (вернее, части аппарата), который не был для этого предназначен. Экипаж корабля «Аполлон-12» вернул на Землю камеру лунохода Surveyor 3 — сейчас она выставлена в Национальном музее авиации и космонавтики в Смитсоновском институте. Не исключено, что в будущем люди (или роботы, киборги или другие существа из постчеловеческого будущего), посещающие Марс, тоже что-нибудь отломают на память от одного из нынешних любимчиков NASA. Или даже привезут их домой целиком и поставят на пьедестал в память о своих изобретательных предках.