Вже більше тижня марсохід Curiosity стоїть нерухомо на підході до гори Шарпа. Варто на місці незграбно піднявши руку перед собою. Всі системи, крім однієї, працюють нормально, але цього збою вистачило, щоб затримати всю місію - заїло бурове пристрій. Всі роботи маніпулятором зупинені, і інженери шукають причину несправності і намагаються дистанційно полагодити інструмент.
В експедиції марсохода Curiosity зараз досить нудний етап: залишилося за спиною мальовниче нагір'я Мюррея, а до найближчого скелі гори Шарпа ще пару кілометрів пішки. Їх і долав марсохід, оглядаючи навколишні темні піски і гіпсові шаруваті відкладення.
По дорозі зустрів невеликий метеорит і він хоч трохи урізноманітнив враження від сумній рівнини.
Хоча вчені вже непогано уявляють собі будову і склад грунту цієї рівнини, але вирішили провести черговий забір ґрунту для дослідження внутрішніми лабораторними приладами: газовим хроматографом SAM і рентгенівським дифрактометрів CheMin. Вибрали відповідне зручне місце, обстріляли його лазерним спектрометром ChemCam, навели маніпулятор, і розташували бурове пристрій на напоготів.
Перевіривши марсохід на наступний день, з'ясували, що пробної свердловини під буром не виявилося. Стався збій не перший для бурового пристрою. але раніше були інші проблеми. Щоб в них розібратися докладніше вивчимо пристрій для забору ґрунту.
На маніпуляторі Curiosity розташовується два дослідних приладу і три робочих інструменту.
Альфа-протонний спектрометр APXS - це канадський прилад, що дозволяє визначати хімічний склад зразків, до яких притиснутий прилад. Макрокамера MAHLI показує поверхню з десятикратним збільшенням з високою якістю. Вона ж робить вражаючі селф марсохода.
Для додаткового захисту, камера MAHLI володіє механічною кришкою об'єктива від пилу, і світлодіодним підсвічуванням для нічної зйомки.
Металева щітка DRT очищає від пилу і піску окремі ділянки поверхні, які потім вивчають за допомогою ChemCam, APXS або MAHLI.
Два інструменту на маніпуляторі призначені для взяття зразків грунту і підготовки їх до навантаження у внутрішні лабораторні прилади. Чуйним приладів потрібно обмежені обсяги сипучих зразків з розмірами крупинок не більше 1 мм і 0,15 мм. Інструмент CHIMRA здійснює дві суміжні функції: збирає грунт ковшем або з грунтосборніка бура, і він же просіює і дозує зразки перед вивантаженням в воронки на корпусі. CHIMRA це комплекс ємностей, трубок і сит, за якими пересувається сухий грунт, розділяючись на зразки і непотрібний шлам. Переміщення і просіювання відбувається під дією сили тяжіння Марса, рухів маніпулятора, вібрації від віброгенератора і струшувань від ударного механізму дрилі.
Як відбувається просіювання грунту в CHIMRA
Дриль - найголовніший, масивний і складний елемент маніпулятора. Його можливості дозволяють проникати на глибину 7 см в Марс, і піднімати зразки з такої глибини. Це забезпечується будовою бура у вигляді порожнистої трубки, через яку проходить свердло з широкою і короткою ріжучою частиною.
Під час бурових робіт, маніпуляторного блок нерухомий і впирається в грунт двома "рогами" в передній частині. Подача бура і зусилля на свердло передається внутрішнім механізмом.
Для поліпшення бурових функцій, дриль обладнана "перкусією" - електромагнітним ударним механізмом створює зворотно-поступальні рухи ударника з частотою 1800 / хв, що передається на підставу свердла. Він же допомагає в переміщенні зразків грунту в CHIMRA. Ударний механізм уже ставав джерелом проблем в маніпуляторі - бортова система неодноразово реєструвала десь в ньому короткі замикання.
Причина їх поки не відома і виникають вони не при кожному включенні ударника. Але працездатність бура вдалося зберегти тільки завдяки резервної електромережі.
Сьогоднішній збій ніяк не пов'язаний з коротким замиканням ударного механізму.
Якраз за пару днів до останнього події Curiosity провів цикл очищення внутрішніх порожнин CHIMRA використовуючи тільки свій вібромеханізм - без використання ударника дрилі. Це випробування провели заздалегідь, на випадок якщо в подальшому доведеться обходитися без "перкусії". Прочищення, начебто, пройшла успішно, хоча поточний збій стався відразу після неї, але поки немає даних, що тут є причинно-наслідковий зв'язок.
Коли прийшов час нової свердловини, бурове пристрій вперлися в грунт і віддали команду на впровадження, але нічого не відбулося. Не спрацював механізм подачі бура. Все виглядає так, що його просто заклинило. Хоча NASA ще сподівається, що справу просто в датчику тиску.
Рухома частина інструменту включає в себе бурову головку, систему виведення грунту, електродвигун, шпиндель з передавальним механізмом, ударний механізм.
Висування рухомої частини бурового механізму проходить по системі роликів і направляючих, і здійснюється за рахунок обертання гвинтового валу, яке перетворюється в поступальний рух через кульковий-кручені передачу. Двигун подачі розміщений в нерухомому підставі бурового пристрою і забезпечує навантаження в 12 кгс на бур.
Причина збою криється десь там: можливо проблема з електродвигуном, можливо в кульковою передачі, можливо - на що найбільше сподівається NASA - в датчику зусилля. Якщо проблема в датчику, то його відключення або перепрошивка вирішила б проблему. Якщо несправність в механіці, то все складніше.
Судячи з кадрів, які передає марсохід, є побоювання, що причина все-таки механічна. Марсохід кілька днів поспіль знімав маніпулятор, мабуть в ході тестів різних команд, і тільки на третій день інженерам вдалося домогтися висунення бура, приблизно на один міліметр.
На жаль, це поки єдиний успіх.
На марсоході розташовано два пенала з запасними свердлами, але заміни жодного разу не проводилося просто тому, що знос чинного ще не так важливий. У більшості ділянок доводилося бурити щільний сухий злежаний грунт, і лише одного разу довелося взятися за досить твердий піщаник. Можливо, інженери побоюються будь-якого збою при зміні свердла і не хочуть ризикувати.
Якщо механізм подачі бура не виправити, то функціональність марсохода істотно впаде. По крайней мере, цінність його роботи для геологів, сильно скоротиться. Бур забезпечує видобуток грунту з певних геологічних шарів, який зберігався без впливу зовнішніх умов кілька мільйонів років. Раніше, в ході моделювання, вчені отримали результати. що органічні сполуки в верхніх 5 см грунту Марса руйнуються під дією космічного випромінювання протягом 1 млрд років. Якщо не буде до них доступу, то залишиться тільки сипучий результат вивітрювання, який можна черпати ковшем.
Як працює ківш
Зібраний пісок складно прив'язати до конкретного геологічного шару, а значить визначення геологічної історії Марса стане утруднено, а це головна мета Curiosity.
Марсохід на сьогодні пройшов більше 15 км, але це відстань тільки підходу до головної мети дослідження - схилу гори Шарпа (Еоліда). Найбільш цікаві цілі з точки зору пошуку можливих свідчень давньої марсіанської життя - гематитові хребет і відкладення філлосілікатних глин - ще попереду.
Близькі за темою
