spirit марсоход

Как красили марсоходы Spirit и Opportunity

Случайно посмотрел по телевизору документальный фильм про марсоходы Spirit и Opportunity, заинтересовался, как их красили для таких эксплуатационных условий и решил написать тред, как и чем красят марсоход. Поехали.

Для начала надо сказать, что предыдущие Spirit и Opportunity красились по схеме, схожей с ювелирным делом. Перед конструкторами стояла задача обеспечить работоспособность механизмов в условиях, когда температура ночью на Марсе может упасть до -94 градусов (здесь и далее везде - Цельсий). Дневной максимум может достигать 22 градусов. В общем, холодно.

Для уменьшения теплопотерь корпуса (Warm Electronic Box - WEB) марсоходов Spirit и Opportunity покрывали золотом. В первую очередь для того, чтобы тепло, вырабатываемое работающими приборами не рассеивалось в холодной атмосфере Марса.

В целом, где-то похоже на термос. В дополнение, для теплозащиты корпус покрывали так называемым Аэрогелем (еще именуемым «твёрдым дымом»). Очень лёгкий, очень прочный,
отличный теплоизолятор. В целом, судя по тому, что вместо расчетных 90 солнечных суток Spirit проработал 2210 суток, а Opportunity 5111 суток, инженеры NASA все рассчитали правильно.

Следующее поколение (написано третье, видимо американцы считают от Sojourner 1996 года - на фото) - ровер Curiosity, запущенный в 2011 году и работающий до сих пор (расчетное время работы было уже 688 солнечных суток).

И вот на Curiosity NASA применила уже краску. Краска гибридная керамическая калий-силикатная, утверждённая решением Главного инженера NASA, при этом что интересно, применили ее еще на Curiosity, а утвердили стандарт только в 2020 уже после запуска Perseverance.

При этом краску тестировали в условиях открытого космоса на МКС в течение ЧЕТЫРЁХ лет, перед тем как утвердить. Логика была такая - что переживет открытый космос - подойдёт и для Марса.

На фото контейнер на МКС, в котором в том числе и испытывалась указанная краска. Краску AZ-2100-IECW разработали AZ Technology из Алабамы. Краска пережила 4-х-летнее облучение и экстремальные температуры, и сохраняет свои свойства от -180 до 1000 градусов. Краска белая, для повышения отражения ультрафиолета.

Дальше немного подушню, извините, в части технических особенностей материала. Допустимая толщина покрытия (как обычно, у американцев все не в микронах, а в Mil - 1 Mil - 0.001 дюйма) - 5+-1 mil - это человеческим языком около 127 микрон.

На два-три слоя достаточно высокий сухой остаток. Время жизни замешанной банки с краской после замешивания - 24 часа (это много, авиационные полиуретаны в зависимости
от активатора могут и 2 часа жизни давать).

Самое интересное - в качестве растворителя используется деионизированная ВОДА )) Температура нанесения от 15 до 35 градусов, ничего особенного. А вот влажность - строго от 50 до 80% в процессе нанесения. Для изоляции разрешено использовать угадайте что (да, алюминиевый скотч, привет 3M) - 3М 1170 и бумажный 3М 232 и винил. Обезжиривается спиртом. Еще что интересно - краска наносится безвоздушным распылением с использованием высоко-очищенного азота вместо воздуха. После нанесения совершенно
адский процесс сушки с контролем влажности по дням с постепенным уменьшением - 7 ДНЕЙ СУШКИ по стандарту.

Вы же помните, что в качестве растворителя используется вода ) - воду надо аккуратно выпарить без вреда для покрытия. После сушки корпус ровера запекается в вакуумной печи на 110 градусах для удаления остатков воды, возможной пыли (правда, глянул стандарты NASA по чистоте - откуда там пыль) и земных микроорганизмов (чтобы на Марс ничего лишнего не привезти). Весь этот процесс делают в NASA Jet Propulsion Laboratory.

Помимо покраски самого корпуса марсохода, нанесли покрытия и на внутренние компоненты ровера. Для снижения трения применили специальную смазку “Microseal” производства Curtiss-Wright. Поскольку в космосе ничего просто не бывает (видимо), смазка наносилась специально разработанным покрасочным пистолетом, в котором при распылении производилось смешивание микро-частиц смазки, и скорость распыления достигала 182 метра в секунду (на обычной покраске - 1-3 метра в секунду), для заполнения мельчайших пор поверхности.

После чего смазку запекали два часа на 148 градусах для получения финального результата. После этого смазка пригодна для работы в условиях температур от -253 до 1093, радиации, вакуума и т.д.

И наконец, в 2020 запустили по сути 4 поколение марсохода - Perseverance, и процесс покраски, описанный выше, выложили на YouTube.

Ссылка вот, ролик небольшой, всего около 3 минут.

Перед покраской команда JPL заизолировала на корпусе более 600 зон при помощи скотча и винила. Все вручную и с максимальной тщательностью.

Изолировали, на минуту - 5 дней.

Интересный аспект процесса - перед покраской корпус марсохода надо было вышкурить для создания достаточной адгезии. Потом очистить от всех частиц пыли и обезжирить. При этом команде маляров JPL надо было успеть выполнить эту задачу за менее чем 6 часов, чтобы не допустить начала оксидации и возможной коррозии. Успели за 2 часа. Обратите внимание, шкурят самым банальным красным скотч-брайтом. Там, где алюминий не глянцевый - уже готовая поверхность.

Из-за размеров марсохода, он занял почти всю покрасочную камеру, поэтому глава команды маляров JPL John Campanella вынужден был работать всего с двумя помощниками (всего у них там 6 человек). Из-за этого красили по частям, один день верхнюю панель, один день боковые, и один день все остальное. Первый слой краски на весь корпус нанесли за 10 минут, и тут же нанесли второй и третий слои (техника покраски wet on wet). Вся работа заняла 5 часов непосредственного времени прикосновения.

После покраски и сушки в печи (3 дня запекали) корпус ровера завернули в два слоя изоляции - и передали на сборку. На фото - та самая вакуумная печь.

И потом еще 4 месяца собирали начинку. Но это уже совсем другая история, не про покраску ))

Если кто-то это дочитал - спасибо ☺️ Техническая документация на покрытия скачана с сайта NASA, хотя пришлось поискать ) Все фото @NASAPersevere @MarsCuriosity @NASAJPL и Википедия.

Сурс

NASA готовится показать видео снятое марсоходом Perseverance

Сегодня в 22:00 МСК (19:00 UTC) NASA покажет первое видео снятое на Марсе. Предположительно, это будет съёмка посадки марсохода Perseverance снятая им самим. Его специально оборудовали способными к видеосъёмке камерами и микрофонами способными работать в атмосфере Марса.

Русскоязычная ретрансляция

Perseverance готовится к посадке на Марс

Пятый по счёту американский марсоход Perseverance (Настойчивость) приближается к своей цели. Он был запущен 30 июля 2020 года и, после полугодового путешествия, сегодня должен сесть на Марс.

По плану, посадка произойдёт в 23:55 МСК (20:55 UTC). При этом будет использована система "Небесный кран" применявшаяся и для предыдущего марсохода «Кьюриосити». После торможения в атмосфере марсоход будет мягко спущен на тросах с зависшей на ракетных двигателях платформы.

Такая схема нужна из-за очень большой массы марсохода, 1025 кг, что даже больше чем у «Кьюриосити» (899 кг). Разряженная атмосфера Марса не позволит затормозить парашютом до безопасной скорости, а приземляемая платформа с рампой вышла-бы слишком большой и массивной.

В качестве посадочной площадки для нового марсохода «Персеверанс» был выбран ударный кратер Езеро (Jezero). Учёные полагают, что когда-то, миллиарды лет назад, эта местность была затоплена водой и являлась древней дельтой реки. Это делает местность интересной в плане возможного наличия жизни на Марсе в прошлом или настоящем.

Официальная трансляция NASA

Конечно не стоит ждать прямого эфира с Марса. Будет показана работа ЦУП и, возможно, первые фотографии принятые через спутник-ретранслятор.

Русскоязычные ретрансляции

Анимация посадки от производителя марсохода Jet Propulsion Laboratory

О марсоходе

По инструментам «Персеверанс» напоминает ровер «Кьюриосити» — в его арсенале тоже в основном спектрометры различных типов. Главное отличие в том, что «Кьюриосити» обладает механической рукой, оснащенной ударным буром для взятия проб марсианского грунта с глубины, а анализ образцов производится внутри корпуса. У «Персеверанс» бур гораздо меньше и является частью прибора SHERLOC. Он прячется прямо в механической «руке» марсохода, а внутреннее пространство ровера используется для хранения образцов.

PIXL (планетарный инструмент для рентгеновской литохимии) — это рентгенофлуоресцентный спектрометр, способный определять состав грунта и работающий даже с мелкодисперсным песком. Образец облучается источником высокоэнергетического излучения, отраженное грунтом излучение улавливается детектором и при помощи специальных методов математического моделирования компьютер определяет состав образца. Плюс такого анализа в его скорости — он требует всего несколько секунд.

Похожим образом работает и SHERLOC, рамановский спектрометр, который вместо рентгеновского излучения использует ультрафиолетовое. Его основная задача — определять состав мелкодисперсных образцов и искать в них органические соединения, которые, возможно, подскажут нам, была ли на Марсе жизнь.

SuperCam оснащен двумя лазерами и четырьмя спектрометрами, а его задача — анализ химического и минерального состава горных пород и реголита на расстоянии. Метод, заложенный в его основу, называется лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия — лазер фокусируется на поверхности вещества, а специальные датчики изучают факел возникающей плазмы и анализируют его. Предполагается, что и он может определять биосигнатуры — следы проявлений жизни как в прошлом, так и в настоящем.

Новшеством на борту «Персеверанс» является прибор RIMFAX, предоставленный для миссии Норвежским центром оборонных исследований (FFI). Это георадар, способный изучать слои грунта с разными характеристиками, искать пустоты или подземный лед под колесами марсохода.

Испанские ученые, которые создавали для ровера «Кьюриосити» метеорологические приборы, сделали метеостанцию и для нового марсохода, но теперь их ассортимент существенно богаче. Набор датчиков MEDA, созданный Испанским центром астробиологии, будет измерять температуру воздуха, скорость и направление ветра, атмосферное давление, влажность, уровень радиации, размер и форму частиц пыли, поднимаемой ветром или колесами «Персеверанса». Получается, что в основном грунт исследуется на месте лишь различными спектрометрами, без других типов анализа.

Прибор MOXIE на борту ровера будет прокладывать путь будущим пилотируемым экспедициями. Его главной задачей будет получение кислорода из марсианского воздуха. Если MOXIE будет исправно выполнять свою работу, то и у будущих покорителей Марса будет достаточно кислорода для дыхания, а также окислителя для ракетного топлива.

Также как и «Кьюриосити», «Персеверанс» получает энергию от РИТЭГа на борту, а значит ему не страшны пыльные бури убившие марсоходы предыдущего поколения.

Первый внеземной летательный аппарат тяжелее воздуха

Первый в истории марсианский (и вообще внеземной) вертолет «Инженити» (Ingenuity, «изобретательность»), станет спутником марсохода. Дрон выполнен по соосной схеме с двумя винтами диаметром 1,2 метра. Они будут вращаться со скоростью 2400 оборотов в минуту, что гораздо быстрее, чем у земных вертолетов. Аппарат массой около 1,8 килограммов оснащен аккумуляторами на солнечных панелях, камерой и системой навигации. Главные проблемы дрона — низкие температуры и разреженная атмосфера Марса. Специалисты NASA говорят, что запустить вертолет в атмосфере Марса — это все равно что поднять его на 30-километровую высоту на Земле.

Предполагается, что дрон будет заниматься разведкой на местности: совершать небольшие полеты длительностью всего несколько минут, подниматься лишь на несколько десятков метров, делать фото и возвращаться обратно для подзарядки. Но главная задача дрона — хотя бы просто взлететь, это покажет, возможен ли управляемый полет в атмосфере Марса.

Mars Sample Return

Также на «Персеверанс» возложена необычная миссия - собрать образцы, которые в будущем возможно будут отправлены на Землю. Марсоход будет отбирать наиболее интересные образцы и помещать их в герметичные капсулы, которые оставит на поверхности Марса.

Для доставки этих образцов на Землю запланировано две миссии. Первая миссия будет состоять из спускаемого аппарата, разработанного NASA, и европейского марсохода, который заберёт капсулы с образцами и доставит их в посадочный модуль. «Персеверанс» также может доставить некоторые капсулы с пробами прямо в посадочный модуль. Они будут загружены в контейнер, который будет запущен на орбиту небольшой ракетой - Mars Ascent Vehicle.

Вторая миссия – это миссия Earth Return Orbiter под руководством ESA, которая заберёт этот контейнер для образцов на орбите Марса с использованием системы удержания, предоставленной NASA. Затем орбитальный аппарат покинет орбиту Марса и вернётся на Землю. 

Запуск обеих миссий запланирован на 2026 год. В случае успеха, спускаемый аппарат с контейнером для образцов приземлится в пустыне Юты в 2031 году.

Марсоход готоят к отправке

Вот так выглядит сам марсоход 

Марсоход NASA "Opportunity" официально объявлен мертвым

Последним сообщением было: "моя батарея разряжена, темнеет".

NASA отправит на Марс аппарат Perseverance для производства кислорода

Вот уже несколько лет мир наблюдает за историей создания марсохода с необычным названием “Настойчивость” (англ. Perseverance). Дело в том, что аппарат должен дополнить данные, полученные ранее с помощью других марсоходов, но для этого Настойчивости предстоит преодолеть трудности, вызванные ограничениями научного оборудования, установленного на роверах Spirit, Opportunity и Curiosity. Однако эта миссия NASA отличается от предыдущих не только названием – наибольший интерес сегодня представляет надежно спрятанная внутри корпуса золотая коробка – “Мокси” – с помощью которой Настойчивость попытается преобразовать небольшое количество атмосферного углекислого газа Марса в чистый, пригодный для дыхания кислород. Согласитесь, это будет по-настоящему уникальная миссия. Настойчивость отправится на Красную планету 17 июля текущего года.

 

Установка “Мокси” на аппарат NASA “Настойчивость”