Рассказ о том, как крошечный датчик Curiosity опознал мощную марсианскую пылевую бурю

В настоящее время у учёных нет недостатка в средствах наблюдения, как наземных, так и роботизированных, направленных на исследование Марс. Ученые постоянно исследуют красную планету с помощью телескопов на Земле. Прибавьте к этому шесть космических аппаратов, вращающихся вокруг планеты по орбите, и два марсохода на её поверхности. Именно поэтому, когда пыль заполнила атмосферу во время недавней бури, специалисты сумели исследовать её со всех сторон.

Разведывательный орбитальный аппарат Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) предоставил самые ранние данные, ещё 30 мая 2018 года, когда он наблюдал накопление пыли в атмосфере вблизи Долины Настойчивости, где работает марсоход Opportunity. Оказалось, что эта буря станет самый большой с 2007 года, уже 8 июня роверу пришлось прекратить научные операции в связи с тем, что солнечный свет уже не мог проникнуть сквозь пыль, чтобы запитать солнечные батареи Opportunity. Ученые с нетерпением ждут, когда этот долгоживущий марсианский исследователь восстановит силы и сообщит об этом домой на Землю.

Здесь показан глобус Марса с состоянием атмосферы за 28 мая и 1 июля 2018 года. Видно, как пыль полностью закрыла поверхность. Источник: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Между тем, 5 июня 2018 года, на другой стороне марсианского шара, практически незаметно для всех стали материализовываться доказательства того, что ураган усиливается и даже начинает оказывать влияние на область кратера Гейла — зону работы марсохода Curiosity. Шторм был официально классифицирован как глобальный 20 июня 2018 года.

А доказательства эти пришли из совершенно неожиданного источника: от привода или небольшого двигателя, взаимодействующего с крышкой воронки, в которую ссыпаются образцы марсианской породы в виде порошка, полученного сверлом Curiosity. Затем эти образцы проходят химический анализ с помощью портативного анализа образцов в химической лаборатории SAM, разработанной учеными Центра космических полетов и встроенной в корпус марсохода.

На левой фотографии показана внешняя сторона корпуса марсохода Curiosity на момент времени 36 стола, что соответствует 10 сентября 2012 года. Тогда ровер провёл около месяца на Марсе. Корпус чистый, за исключением нескольких небольших участков и тени MastCam, которая и сделала это фото. Изображение справа сделано на 2068 сол, или 31 мая 2018 года. Видны частицы грязи, порошок и пыль на корпусе ровера, окружающие приводы. Однако не вся пыль является следствием недавнего урагана. Марс в целом является очень пыльной планетой, поэтому большая часть изображённой здесь пыли накопилась за шесть лет работы. Иногда частицы поднимаются в воздух, когда марсоход едет по поверхности, в других случаях пыль от вихрей или порывов ветра поднимается и оседает на корпусе. Источник: NASA/JPL-Caltech

Бенито Пратс, инженер-электромеханик, заметил пылевую бурю, медленно надвигающуюся на Curiosity, благодаря непрерывным показаниям температуры, которые он собрал с датчиков привода крышки.

“Все мои диаграммы показали эффект наступающей пылевой бури, основываясь на данных от привода, потому что именно он находится снаружи, то есть расположен прямо на палубе. Внезапно я увидел, что дневная температура стала очень быстро падать”.

Ночью Пратс также наблюдал аномалию — повышение температуры выше нормального уровня. Это происходит именно во время пылевой бури, потому что меньше солнца в течение дня достигает поверхности сквозь запылённую атмосферу, охлаждая поверхность, в то время как ночью более тёплая, запылённая атмосфера нагревает поверхность. Другие инструменты на исследователе, такие как станция мониторинга окружающей среды ровера, которая измеряет температуру воздуха, атмосферное давление и другие условия окружающей среды, также начинают указывать на накопление пыли.

В отличие от Opportunity, который питается от солнечной энергии, Curiosity питается от плутониевого генератора, поэтому на его работу не влияет слой пылевого налёта. Изменения температуры также не повлияли на датчики SAM — он имеет две воронки для приёма образцов, в случае если одна из них закупорится. Эти приборы любят более-менее умеренную температуру, а не экстремальные условия.

Анализатор SAM предназначен для анализа марсианской твёрдой породы и почвы в поисках органических материалов. Для того, чтобы этот прибор работал правильно, приводам крышки нужно находиться при температуре -40 градусов Цельсия. Вот почему Пратс пристально следит за этой температурой. Когда марсианские условия окружающей среды весной опускаются до -60 градусов Цельсия ночью, нагреватели SAM должны прогреть приводы, чтобы поднять крышку воронки для приёма порошка образцов.

После того, как Пратс обнаружил эффекты пылевой бури в своих данных о температуре, он объединил их со средними значениями температуры приводов, которые постоянно записывались, чтобы оценить, когда буря утихнет.

“Во время 2125 сола (28 июля) я заметил линейный тренд, поэтому я сказал, что могу предсказать, когда мы выйдем из пылевой бури. Это должно произойти во время 2180 сола (23 сентября) и температура вернется в нормальное состояние, хотя позже я обновил это предсказание до 2175 сола (18 сентября)”.

Этот прогноз соответствовал более формальным расчётам и соответствовал недавним показаниям температуры датчиков приводов, которые вернулись в нормальное состояние как раз около 18 сентября 2018 года, указывая, что пыль в кратере Гейла успокоилась. Большая часть пыли также осела и в Долине Настойчивости.

Данные от любого источника, даже самого неожиданного, полезны планетологам, учитывая то, что мы до сих пор не знаем, почему некоторые марсианские пылевые бури длятся месяцами и становятся глобальными, в то время как другие остаются маленькими и длятся всего неделю.

Учёные надеются, что смогут прогнозировать эти глобальные события точно так же, как они могут прогнозировать ураганы на Земле. Это необходимо для того, чтобы лучше понять текущий и прошлый климат планеты и правильно проектировать автоматические и даже будущие человеческие миссии на Марс.

На графике показаны температуры привода SAM, начиная с марсианского сола 2055, который соответствует 18 мая 2018 года. Диагональные линии, образующие конус, начиная с сола 2085, показывают предсказанный Бенито Пратсом диапазон температур привода до 23 сентября. Вертикальные синие линии заполняют конус реальной температуры. Пылевая буря была классифицирована как глобальная 20 июня, или на 2088 сол. К этому моменту температура привода резко изменилась, как видно по внезапному сужению графика, что указывает на более холодные дневные температуры и более тёплые ночные температуры. Источник: NASA’s Goddard Space Flight Center/Benito Prats/Molly Wasser

”У Марса есть некоторые особенности, которые делают его более предсказуемым, а некоторые делают его менее предсказуемым, чем Землю. Я могу оценить на два года вперед температуру, давление воздуха, и будет ли пыль или облака в воздухе во время спокойного сезона в любой точке планеты. Но во время сложного сезона, в местах, где есть пылевые бури, я не могу дать вам никаких прогнозов относительно того, в какой день будет много пыли, а в какой — нет», — Скотт Гужевич, учёный, занятый исследованием бури в области с Curiosity.

По информации НАСА.

0

Автор публикации

не в сети 9 месяцев

Максим Коваленко

1
Комментарии: 0Публикации: 232Регистрация: 22-03-2018

Читайте также:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Авторизация
*
*
Войти с помощью: 
Генерация пароля