Спирит (Spirit) – первый марсоход НАСА, запущенный для исследования Марса в рамках миссии Mars Exploration Rover Mission (MER). Аппарат запущен вместе со своим братом-близнецом Оппортьюнити с интервалом примерно в месяц в 2003 году. Марсоходы преследовали главную научную цель – поиск различных пород и типов почв, а затем поиск следов прошлой водной активности на Марсе.
Эти марсоходы были посланы на противоположные стороны Марса в места, где, возможно, была жидкая вода в прошлом. План состоял в том, чтобы марсоходы перемещались с места на место, проводили геологические исследования и фотографировали с помощью установленных на мачтах камер, обеспечивая 360 º стереоскопический обзор местности.
Технические характеристики марсохода Спирит
| Масса | 185 кг |
|---|---|
| Размеры | 1,6×2,3×1,5 м |
| Мощность | 140 ватт электроэнергии, примерно 0,3-0,9 кВт·ч/сол (свыше 4,0 ампер), Два литий-ионных аккумулятора ёмкостью 8 А·ч каждый |
| Источники питания | Панели солнечных батарей на основе арсенида галлия |
| Движитель | максимальная — 5 см/сек, 1 см/сек (34 м/ч) на Марсе |
| Срок активного существования | Планируемая: 90 суток Эксплуатация: 2210 суток – последний контакт с марсоходом |
Научная аппаратура на марсоходе Спирит
| Панорамные камеры (Pancam) | Пара камер с набором светофильтров. Помогают изучить структуру, цвет и минералогию местного ландшафта. |
|---|---|
| Навигационные камеры (Navcam) | Пара монохромных камер с широким полем зрения. Используются в навигации. |
| Миниатюрный тепловой эмиссионный спектрометр (Mini-TES) | Просматривает горную породу и марсианский грунт в инфракрасном диапазоне для более подробного анализа другими инструментами, также определяет процессы, которые их сформировали. |
| Камеры избегания опасности (Hazcam) | Две пары чёрно-белых камер спереди и сзади марсохода. Камеры с 120 градусным полем зрения обеспечивают дополнительные данные о состоянии ровера, используются в навигации. |
| Мёссбауэровский спектрометр (MIMOS II) | Проводит исследования минералогии железосодержащих пород и марсианских грунтов. |
| Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS) | Проводит химический анализ горных пород и марсианских грунтов. |
| Микрокамера (MI) | Делает макроснимки марсианской поверхности. |
| Инструмент истирания камней (RAT) | Мощный шлифовальный станок, способный создавать углубление диаметром 45 мм и глубиной 5 мм на скальной поверхности. Инструмент расположен на манипуляторе ровера и весит 720 грамм. |
| Скорость передачи | 6-25 МБ/сутки |
| Бортовая память | ОЗУ 128 МБ |
| Разрешение изображения | 0,273 ± 0,003 мрад/пиксель, что соответствует 1 мм/пиксель с расстояния 3 м от марсохода. |
Миссия на планету Марс
Спирит был запущен в 17:58:47 UT 10 июня 2003 года, с мыса Канаверал, штат Флорида. 4 января 2004 года миссия достинла Марса и совершила мягкую посадку на поверхность планеты.
Примерно за 15 минут до входа в марсианскую атмосферу посадочный модуль, все еще находящийся в защитной оболочке, отделился от крейсерской ступени. На высоте от 6 до 7,5 км раскрылся парашют. Затем, через 30 секунд последовал выпуск нижнего теплозащитного экрана. Марсоход снижался со скоростью 70 м/с.
Раскрылись четыре поушки безопасности, а тормозные двигатели работали до тех пор, пока посадочный модуль не оказался примерно в 8,5 м от поверхности.
Посадка на поверхность Марса состоялас 04:26 UT 4 января 2004 года на скорости 14 м/с. Прежде чем полностью остановится, аппарат в подушках безопасности подпрыгнул 28 раз. Приземление произошло примерно в 13,4 км от намеченной цели и внутри кратера Гусева.
Исследование Марса
Первоначально Спирит передавал данные на Землю через Mars Global Surveyor. Примерно через 1,5 часа после посадки и после того, как подушки безопасности сдулись, марсоход развернул свои солнечные панели и начал передавать информацию.
Марсоход столкнулся с серьезной проблемой 21 декабря 2004 года, когда НАСА потеряла связь с аппаратом. Из-за неполадок в подсистеме флэш-памяти Спирит перешел в режим сбоя. К счастью, контроллеры смогли переформатировать флэш-память и отправить программный патч (чтобы исключить перегрузку памяти). Нормальные операции возобновились в феврале 2005 года.
Планировалось, что миссия продлится 90 марсианских дней. Тем не менее, планировщики миссий были в состоянии неоднократно формулировать расширенные миссии далеко за пределами первоначального срока службы марсохода.
Некоторые из последующих событий включали посещение кратера Бонневиль, расположенного примерно в 370 м от его первоначальной точки приземления. Затем марсоход направился к подножию холмов Колумбии, где провел довольно продолжительное время.
Холм Хасбанда
К 2005 году Спирит начал медленно подниматься на вершину холма Хасбанда по каменистой и песчаной местности. Он останавливался во многих местах, чтобы проводить исследования.
В марте 2005 года необычное и странное событие – прохождение пылевых дьяволов, которые сметали пыль с верхней части солнечных панелей – увеличило мощность, поступающую к марсоходу с обычных 60% до 93%, что значительно продлило срок службы миссии.
В конце августа 2005 года марсоход достиг вершины холма Хасбанда, небольшой плоской равнины, с которой Спирит смог сделать 360-градусные панорамы кратера Гусева.
Холм МакКул
В начале следующего года марсоход направили к северному склону холма МакКул, где предполагалось, что Спирит получит достаточно солнечного света, чтобы поддерживать работу в течение всей надвигающейся марсианской зимы.
Поездка к холму МакКула в конце концов была отменена, отчасти потому, что переднее колесо перестало работать. Эта неисправность оказалась полезной для ученых, так как заблокированное колесо соскребало верхний слой марсианской почвы. Поломка обнажила яркую кремнеземистую пыль, которая указывала на контакт между почвой и водой.
В начале 2007 года контроллеры загрузили новое программное обеспечение как для Спирит. Эта новая программа позволила марсоходу самостоятельно принимать решения о ряде различных действий, таких как передача определенного изображения.
Пылевые бури
На протяжении большей части земного лета 2007 года Спирит сталкивались с мощными пыльными бурями, которые затрудняли их способность эффективно работать, главным образом из-за отсутствия энергии, вырабатываемой солнечными батареями.
В конце 2008 года пылевые бури еще больше снизили мощность солнечной панели Спирита. На таких низких уровнях энергии, марсоход должен был использовать свои собственные батареи и если бы они иссякли, то это фактически положило бы конец миссии.
В течение 2009 года из—за ряда случайных событий, таких как ветер, сдувавший пыль с солнечных панелей, мощность марсохода медленно увеличивалась. К апрелю 2009 года марсоход получал достаточно солнечной энергии для возобновления нормальной научной деятельности.
Изменение миссии
К сожалению, 1 мая 2009 года, двигаясь на юг вдоль западного края невысокого плато под названием Хоум-Плейт, Спирит застрял в мягкой почве. В ноябре еще одно из шести колес марсохода перестало работать.
К концу января 2010 года, после того как многие попытки переместить Спирит потерпели неудачу, планировщики миссии переформулировали миссию марсохода в стационарную научную платформу.
Теперь одной из его целей стало изучение крошечных колебаний во вращении Марса. Это нужно было для того, чтобы определить природу ядра планеты — жидкого или твердого. Однако, для этого марсоход пришлось слегка наклонить к северу, чтобы солнечные батареи были открыты Солнцу, но желаемый наклон не был достигнут.
Окончание миссии марсохода Спирит
После 22 марта 2010 года диспетчеры миссии в лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) не смогли восстановить контакт со Спирит.
Несмотря на более чем 1300 команд, отправленных на марсоход, НАСА официально завершило свои восстановительные работы 25 мая 2011 года. Наиболее вероятной причиной потери контакта был чрезмерный холод, который сделал его нагреватели неэффективными.
К тому времени, Спирит преодолел около 7,73 км по марсианским равнинам. Он действовал в течение 6 лет, двух месяцев и 19 дней, что более чем в 25 раз превышало его первоначальный предполагаемый срок службы.
Достижения марсохода Спирит
- 2004: обнаружил удивительное разнообразие коренных пород на холмах Колумбии, показав сложную геологическую историю региона. На некоторых скалах виднелись следы изменений, вызванных водой.
- 2005: снял несколько видео о пыльных дьяволах в движении, обеспечив лучший вид ветровых эффектов на поверхности Марса.
- 2006: вскрыл марсианский грунт в месте под названием Тайрон, который содержал много серы и след воды.
- 2007: откопал участок почти чистого кремнезема, основного ингредиента оконного стекла. Кремнеземное пятно, получившее название “Гертруда Вайзе”, убедительно доказывало, что древний Марс был гораздо влажнее, чем сейчас.
| Страна | Соединенные Штаты Америки (США) |
| Цель | Исследование Поверхности Марса |
| Космический корабль | Марсоход Mars Exploration Rover 2 (MER 2 потом MER-A) |
| Масса Космического Аппарата | 1 062 кг |
| Проектирование и управление миссией | NASA/JPL |
| ракета-носитель | Дельта 7925-9.5 |
| Дата и время запуска | 10 июня 2003 / 17: 58: 47 UT |
| стартовая позиция | Мыс Канаверал, Штат Флорида. |
