Космология

Curiosity тестирует новый способ бурения на Марсе

Отправлено: Март 11, 2018 в 21:22

Категория: «Переводы»

Марсоход Curiosity провел первое испытание новой техники бурения на Красной планете, с тех пор как предназначенное для таких операций сверло перестало надежно работать.

Бурение на Марсе
Марсианский ровер NASA Curiosity 26 февраля опробовал новый метод бурения, создав отверстие в целевой точке под названием Озеро Оркади (Lake Orcadie). Это первая операция бурения за более чем год, когда возникла проблема с соответствующим мотором.
NASA / JPL-Caltech / MSSS

В ходе первого испытания на цели под названием Озеро Оркади было получено отверстие примерно в 1 сантиметр глубиной. Этого недостаточно для получения полноценного научного образца, но тестирование подтвердило принципиальную возможность применения новой методики. В дальнейшем планируются провести целую серию тестов, призванную проверить новую технику на пригодность для добычи образцов. Если у команды инженеров получится достичь требуемой глубины, то она перейдет к проверке новой методики доставки образцов внутрь ровера.

Больше года инженеры NASA разрабатывали альтернативный способ бурения и теперь успешно его протестировали. Работа продолжается и впереди еще много испытаний.

Бур применяется для измельчения образцов породы в порошок, который затем загружается две бортовые лаборатории Curiosity: Sample Analysis at Mars (Марсианский анализатор образцов, SAM) и Chemistry and Mineralogy (Химия и минералогия, CheMin). Со времени своего приземления в 2012 году марсоход успел 15 раз использовать бур для получения образцов. Но в декабре 2016 года ключевой компонент установки перестал работать. Для того, чтобы закрепиться на объекте бурения в Curiosity применяются два стабилизатора, а поломка мотора привела к невозможности движения сверла между этими стабилизаторами.

После нескольких месяцев работы устранить проблему в моторе так и не удалось, однако инженерам удалось выдвинуть бур за границы стабилизаторов. Перед командой встала серьезная задача: возможно ли каким-нибудь образом продолжать использовать бур, но при этом отказаться от стабилизаторов?

Изображения нового отверстия на Хребте Веры Рубин (Vera Rubin Ridge), где на данный момент находится Curiosity, подтверждают, что «трюк» удался. Выдвинув сверло за пределы стабилизаторов на тестовой копии марсохода, команда инженеров в течение нескольких месяцев отрабатывала технологию свободного бурения в земных условиях. И наконец сотрудникам NASA удалось успешно провести испытания в суровой среде Красной планеты.

Изначально метод добычи образцов был похож на использование бурильного пресса, с помощью которого цель надежно фиксируется в процессе работы. Сейчас же ровер NASA для управления сверлом задействует весь свой манипулятор целиком и ориентируется в работе на показания датчика силы. Изначально этот датчик был установлен на руке марсохода для быстрой остановки в случае получения сильного удара. Теперь же он дает Curiosity некое подобие чувства осязания, которое позволяет предотвратить слишком сильный дрейф бурового долота и не дает застрять в породе.

«Мы теперь сверлим на Марсе примерно так же, как вы делаете это дома», – говорит Стивен Ли (Steven Lee), заместитель руководителя проекта в Лаборатории реактивного движения (JPL) в Пасадене, Калифорния. «Люди очень хорошо переориентируют сверло, даже практически не задумываясь над этим. А вот запрограммировать Curiosity для такой задачи – это само по себе сложная задача, особенно с учетом того, что проведение подобных работ не предполагалось при проектировании».

Это было непросто. Инженеры JPL много раз оставались тестировать новый метод бурения во вторую смену, в том числе в выходные и праздничные дни. Им даже пришлось прибегнуть к «инвазивной хирургии» на своем стенде – установить на почти точную копию Curiosity датчик силы, такой же, как и на марсианском аппарате. Этот сенсор перестал работать на тестовой реплике еще до запуска Curiosity в 2012 году, но ранее не было никаких причин его заменять.

«Полученные результаты – это действительно хороший знак», – говорит Даг Клейн (Doug Klein) из JPL, один из инженеров, специализирующихся на работе с образцами. «Теперь нам нужно просверлить отверстие с полной глубиной и проверить новую технику доставки образцов в обе бортовые лаборатории Curiosity».

Оставляя сверло в выдвинутом положении, марсоход теряет доступ к набору инструментов (CHIMRA), которые занимаются просевом, разделением на порции и доставкой измельченных образцов породы на борт ровера.

Таким образом инженерам JPL пришлось также придумать новый способ перемещения образцов. Теперь процесс выглядит так, будто Curiosity добавляет приправы к своим научным инструментам: порода буквально вытряхивается из бурового долота, как соль из солонки.

Новая методика уже была успешно протестирована здесь на Земле, но атмосфера и гравитация нашей планеты сильно отличаются от марсианских. Нам еще предстоит увидеть, будет ли каменный порошок на Марсе выпадать в том же объеме и с такой же степенью контроля над дозировкой.

В ближайшие дни инженеры NASA будут оценивать полученные результаты и, вероятно, продолжат бурение. Если будет собрано достаточное количество породы, то они приступят к проверке методики получения отдельных порций и выяснят сколько порошка можно вытряхнуть из бурового долота.

Хотя в результате первого теста и не удалось получить достаточного количества материала, научная команда Curiosity взволнованна результатом и предполагает, что это лишь первый шаг на пути к возобновлению рутинного бурения. Получение образцов в районе Хребта Веры Рубин представляет большей интерес для научного сообщества, особенно из верхней его части, на которой имеются и и серые и красные породы. Последние богаты гематитом, минералом оксида железа, который образуется в присутствии воды. Получение образцов может пролить свет на происхождение хребта и историю его взаимодействия с водой.

Оригинал статьи: Curiosity Tests a New Way to Drill on Mars