Sieben Jahre nach der ersten Mission des Rovers Sojourner im Jahr 1996 brechen zwei neue geologische Roboter des Roten Planeten an Bord eines Raumfahrzeugs von Cape Canaveral auf. Die erste startete im Juni. Der Start des zweiten ist für Juli geplant. In sieben Monaten werden die Kapseln mit den "Wanderers" (auf Englisch - "Rover") im Gusev-Krater und auf dem Meridian-Plateau "landen", wo es laut Wissenschaftlern Hinweise auf die Existenz von flüssigem Wasser geben könnte Mars in der Vergangenheit. Der Krater gilt als ehemaliger großer See, und auf dem Plateau befinden sich Vorkommen des Minerals Hämatit (Eisenoxid III), das auf der Erde in der Nähe heißer Quellen vorkommt.
Marsianische Sprünge
Wenn die Kapsel mit dem „Traveler“eine Landeplattform und den kleinen Roboter selbst (10,6 kg) enthielt, dann nimmt in der Kapsel des „Wanderer“der Hauptplatz eine große (180 kg schwere) Forschung ein Roboter, der sich während eines Marstages in einer Entfernung von bis zu 100 m bewegen kann („Traveller“hat in seinem gesamten Marsleben so viel passiert). "Wanderer" müssen 90 lokale Tage (ungefähr 92 Erdtage) auf der Marsoberfläche leben.
Die Wanderer landen auf die gleiche Weise wie die Traveller: Nachdem sie die obere Atmosphäre passiert haben, wird die Kapsel, in der sich der Roboter befindet, einen Fallschirm auslösen und Bremsmotoren werden in der Nähe der Oberfläche arbeiten. Nach dem Auftreffen auf der Oberfläche wird die Kapsel von einem „Kokon“aus Sicherheitssäcken bedeckt: Sie springt 100 m hoch und „springt“bis zu 12 Mal, wobei sie sich vom ersten Berührungspunkt um etwa 1 km entfernt.
Wenn es stoppt, dreht sich die Struktur in Position, die Beutel werden entleert und lösen sich, und die Kapsel öffnet sich wie eine Blume mit drei Blütenblättern und gibt den gef alteten Roboter frei. Stück für Stück wird es beginnen, sich umzudrehen und den Mast mit einer Videokamera, Antennen, Rädern und Sonnenkollektoren zu verlängern. Der Roboter wird sich dann auf seinem „Landeplatz“„umsehen“, indem er ein 360-Grad-Panorama in Farbe und Infrarot zur Erde überträgt, und die Wissenschaftler wählen Zielböden und -felsen für die Untersuchung aus.
Steiler Weg
Der Start der Drifters wird durch verschiedene Modifikationen der Einweg-Trägerrakete Delta II erfolgen, die seit mehr als einem Jahrzehnt im Einsatz ist und an 90 NASA-Projekten teilgenommen hat. 1996 brachten sie den Mars Global Surveyor und den Mars Pathfinder (mit dem ersten Rover an Bord) in die Umlaufbahn des Roten Planeten, 1998 den Mars Climate Orbiter, 1999 den Mars Polar Lander und 2001 den Mars Odyssey.
Die unterschiedlichen Startzeiten sind darauf zurückzuführen, dass dem Raumhafen Personal und Kapazitäten für einen gemeinsamen Start fehlen. Zum Zeitpunkt der Sekunde wird sich der Abstand zwischen Erde und Mars ändern und eine stärkere Rakete wird benötigt. Die erste Kapsel wird von der Standard-Delta II 7925 getragen, die zweite von der Delta II 7925 „H“(„H“steht für „heavy“– „heavy“), in der sich neun herausnehmbare Feststofftriebwerke der ersten Stufe befinden länger und dicker und erzeugen ein Viertel mehr Schub. Beide Träger haben sechs der Festbrennstoffmotoren, die direkt beim Start zusammen mit dem Flüssigbrennstoff-Haupttriebwerk Rocketdyne RS-27A gezündet werden. Die restlichen drei - in einer Minute, wenn der Treibstoff im ersten ausbrennt und ein Teil des Kerosins mit dem Oxidationsmittel des Hauptmotors.
In einer Höhe von etwa 130 km zündet nach Verlassen der Atmosphäre die erste Stufe. Und nach dem Start der zweiten Stufe wird die Kopfverkleidung der Rakete getrennt, wodurch die Nutzlast (Kapsel) und die gesamte dritte Stufe vor den Auswirkungen aerodynamischer Kräfte geschützt werden.
Das in der zweiten Stufe installierte Aerojet AJ10−118K-Triebwerk wird zweimal eingesch altet: um den Träger in die Erdumlaufbahn zu bringen und um den Rückflug in Richtung Mars vorzubereiten. In diesem Moment feuert die zweite Stufe von der dritten ab, und das Triebwerk der letzten Star-48B gibt ihr in 90 Sekunden eine zusätzliche Beschleunigung, die ausreicht, um aus der Umlaufbahn auf die Flugbahn zum Mars zu wechseln - 66.000 Newton (1 N ist a Einheit der Kraft, die erforderlich ist, um eine Masse von 1 kg auf 1 m/s zu beschleunigen).
Nach dem Eintritt in die Marsatmosphäre werden Navigations- und Orientierungsaufgaben von der Kapsel selbst übernommen. Wie eine Plattform für ein Rennauto liefert es eine selbstfahrende Fracht an den Ort - von dem Moment an, in dem die Kapsel in die Marsatmosphäre eintritt, und vor der Landung. Der gesamte Abstieg sollte etwa sechs Minuten dauern.
Gans auf Rädern
Roboter "Wanderer", die langen "Hälsen" - Masten und "Flügeln" - Sonnenkollektoren von Gänsen auf Rädern ähneln, sind "anatomisch" und funktionell Lebewesen ähnlich. Sie haben eine „Haut“– eine Isolierschicht, einen „Kopf mit Augen“– Fernsehkameras an einem Mast – „Hals“, „Beine“, ein „Gehirn“– einen Computer, einen „Körper“, der lebenswichtige Organe schützt. Die Unterschiede bestehen darin, dass die „Beine“in Rädern enden und das „Gehirn“im „Körper“steckt.
Die „Karosserie“, auch „warme Elektronikbox“genannt, lässt sich auch mit einem Cabriolet vergleichen: Die „Box“ist mit einem dreieckigen Dach bedeckt, wodurch der Mast mit Kameras die Umgebung überblicken kann ziemlich hoch über der Oberfläche des Planeten. Wärmegedämmte Wände der „Box“h alten die Wärme im Inneren, auch wenn die Lufttemperatur nachts auf -96 Grad Celsius sinkt. Die "Box" enthält den Computer, elektronische Systeme und Batterien. Mit anderen Worten, das „Gehirn“und „Herz“des Roboters.
Hals mit Augen
" Hals" - ein Mast aus Panoramakameras, der sich um 360 Grad um seine Achse drehen kann und einen Kameraneigungswinkel von 180 Grad bietet, trägt in einer Höhe von 1,4 m einen "Kopf" - eine Stange, auf der sich sechs Kameras befinden Fest. Während des Fluges liegt der Mast zusammengeklappt auf dem Rumpfdeckel. Nach dem Öffnen der Landekapsel feuern die Squibs die Riegel ab, die den Mast h alten.
Zwei der am Schacht montierten Kameras sind vollfarbig stereoskopisch. Sie bilden nicht nur den Effekt des dreidimensionalen menschlichen Sehens nach, sondern liefern auch eine Auflösung eines Fernsehbildes mit einer Höhe von 4000 Pixeln und einer Länge von 24000. Jede Kamera verfügt über einen Satz Lichtfilter und Sonnenfilter. Erstere dienen der multispektralen Bildgebung und letztere der Navigation.
Durch den Vergleich der Position der Sonne am Himmel und der Tageszeit des Mars können die Wissenschaftler die Bewegungsrichtung des Roboters bestimmen. Die beiden anderen Schwarz-Weiß-Kameras erzeugen ebenfalls ein dreidimensionales „Bild“, mit dem die Bewegungen des Roboters gesteuert werden. Der Mast fungiert auch als Periskop und überträgt durch ein Spiegelsystem ein Infrarotbild von einem anderen „Augen“-Paar zu einem Spektrometer, das unmittelbar unter dem Mast im Körper des Roboters installiert ist. Ein Spektrometer wird benötigt, um die mineralische Struktur des umgebenden Bodens und der Steine zu bestimmen. Eine seiner Aufgaben ist es, Mineralien, Tone und Karbonate zu finden, die durch die Einwirkung von Wasser entstanden sind.
Der Roboter hat fünf weitere "Augen". Dies sind vier „Wachkameras“, die an der Unterseite des Gehäuses angebracht sind, zwei vorne und zwei hinten. Ein dreidimensionales Bild davon wird auf dem Computer des Wanderers selbst angezeigt, sodass das eingebettete Programm schnell eine Route auswählen und gefährliche Kollisionen vermeiden kann. Das fünfte „Auge“, direkt im „Hand“-Manipulator montiert, ermöglicht es, Objekte sehr genau zu betrachten. Zum Beispiel, um die Qualität des Bodens zu beurteilen: wie stark er unter dem Gewicht des Roboters einsinkt und ob der Wanderer ausrutscht.
Weltraum-SUV
Die Aufhängevorrichtung des Roboters ist die gleiche wie die des Vorgängers der "Nomads" "Traveler" - das "Rocker-Bogie" -System.
Das "Drehgestell" ist von der Eisenbahn ausgeliehen. So wurde ein sechsrädriges Lokomotivdrehgestell angeordnet, das es den Rädern ermöglichte, in die Kurven des Gleises zu passen. Rocker oder "Schaukelstuhl" ist ein Differentialgerät, das es dem Roboter ermöglicht, das Gleichgewicht zu h alten, während er sich auf einer felsigen Oberfläche bewegt.
Wenn eines der Räder hart auf ein Hindernis trifft, zwingt das Federungssystem die anderen zum Absenken, um die Last auf alle Räder zu verteilen. Der "Schaukelwagen" ermöglicht es dem Mechanismus, Hindernisse in Form von Steinen oder Mulden mit einem Durchmesser größer als ein Rad (25 cm) mit einer maximalen Geschwindigkeit von bis zu 5 cm / s zu überwinden. Das installierte Bewegungssicherheitsprogramm lässt ihn jedoch alle 10 Sekunden anh alten und sich „umsehen“. Daher bewegt es sich im Allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von 1 cm/s.
Alleskönner
Die Titan-" Hand" des Roboters ist überhaupt kein "Geben-Bringen". Wie jeder Manipulator verfügt er über mehrere Mobilitätsgrade - „Schulter“, „Ellbogen“und „Handgelenke“, dank derer der Roboter wie ein eingefleischter Geologe unnötige Schichten von Objekten entfernen, Mikroaufnahmen machen und die chemische Zusammensetzung bestimmen kann. Neben der „Nahkampf“-TV-Kamera ist die „Hand“mit einer ganzen Reihe von Forschungsinstrumenten bestückt, die auf einem um 350 Grad drehbaren Kreuzturm montiert sind: ein Spektrometer zur Bestimmung des Eisengeh alts, ein Röntgenspektrometer zur chemische Analyse von Proben und ein Schleifwerkzeug zum Entfernen von Oberflächenschichten von den untersuchten Steinen.
In der „Handfläche“des Manipulators ist außerdem eine Bürste befestigt, mit der das Schleifwerkzeug nach der Arbeit „die Zähne reinigt“. Während des Fluges und der Bewegungen des Roboters versteckt sich der am „Ellbogen“angewinkelte „Arm“unter dem Körper und ist fest verankert.
Sonnenflügel
Der Roboter braucht Energie, um sich zu bewegen, zu arbeiten und mit der Erde zu kommunizieren. Es wird von "Flügeln" - Sonnenkollektoren - erzeugt. Bei voller Beleuchtung für vier Stunden des Marstages erzeugen die Batterien bis zu 140 W (der Energiebedarf für die Bewegung übersteigt nicht die Leistung einer Haush altsglühlampe - 100 W). Zum Vergleich: Die Akkus des „Traveler“leisteten am Marsmittag nur 16 Watt. Zum Energiesystem der Drifter gehören auch jeweils zwei Batterien, die die Roboter bei unzureichendem Sonnenlicht oder in der Marsnacht mit Energie versorgen. Mit der Zeit (nach etwa 90 Marstagen) verpuffen die Batterien, die Solarpanels werden mit Staub bedeckt und können etwa 50 Watt erzeugen. Außerdem entfernt sich der Mars weiter von der Sonne – der „Herbst“wird kommen.
Lange Ohren
Die „Stimme“und die „Ohren“des Roboters sind zwei Antennen, die sich auf der Abdeckung befinden. Der erste, der ein Signal in alle Richtungen sendet, kommuniziert mit einem ganzen System von Sendern auf der Erde. Die zweite zielt auf einen bestimmten Empfänger-Sender ab. Zusätzlich zur direkten Kommunikation können Roboter Daten über die um den Mars kreisenden Satelliten Odyssey und Global Surveyor übertragen, die viel länger in Funksichtbarkeit von der Erde sind.
Die Satellitenantennen funktionieren im Vergleich zu den Roboterantennen wie ein Walkie-Talkie. Sie werden insbesondere verwendet, um wichtige Informationen während der Landung zu übermitteln. In diesem Fall verwendet der Roboter eine darauf installierte Ultrakurzwellenantenne und zum Weiterleiten eine Antenne auf einem der "Blütenblätter" der Kapsel. Gerade während der "Landung" wird Global Surveyor dafür in einer günstigen Position sein.
Notebook für Drifter
Das „Gehirn“des Roboters steckt in dem Gehäuse in einem speziellen Elektronikmodul. Der Informationsaustausch mit Instrumenten und Sensoren erfolgt über einen Standardbus.
Der Computer selbst kann mit einem High-End-Laptop verglichen werden, ausgestattet mit einer speziellen Speichereinheit, die hoher Strahlung standhält, und einem System, das Daten und Programme nach Stromausfällen in der Nacht schützt. RAM (DRAM) beträgt 128 MB (das ist tausendmal mehr als der "RAM" des Vorgängers des "Wanderer" - "The Traveler").
Wie das menschliche Gehirn überwacht der Computer des Roboters ständig seine "Gesundheit", den Betrieb von Lebenserh altungssystemen. Zur Elektronikeinheit gehören auch „Nerven“, die Auskunft über die Position des Roboters im Raum und horizontale und vertikale Bewegungen geben.
Sobald die Kapsel mit dem Roboter in die Marsatmosphäre eindringt oder der Roboter nach der Landung die Plattform verlässt, prüft der Computer auszuführende Befehle, hält Kontakt zur Erde, sendet auf dem Mars gesammelte Informationen und empfängt neue Befehle über das Fotografieren von Objekten, das Bewegen und die Bedienung der Instrumente. Auf Anfrage der Leitstelle übermittelt es die gesammelten Informationen über das "Wohlbefinden" des Roboters.
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