Марсоход

В связи со вчерашней посадкой ровера Perseverance на Марс. Хотите почувствовать себя обладателем тайного знания, недоступного простым смертным? Сейчас устроим.

Рецепт простой: берём специальную теорию относительности (СТО), которая описывает механику и кинематику движения при около-световых скоростях и обнаруживаем, что в ней скорость света является инвариантом при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой. Что это значит? Это значит, что в любой инерциальной системе (то есть такой, которая движется не под ускорением) скорость света одинакова во всех любых других инерциальных системах, даже если они куда-то движутся относительной нашей. И даже не важно с какой скоростью и в какую сторону.

Из этого, кстати, следует один прикольный мозго-выносящий вывод, который мельком упоминается в учебниках и тут же забывается навсегда в инерциальной системе сумма любых досветовых скоростей не может превысить световую. Ибо так завещал великий Хендрик Лоренц, который понатыкал своих коэффициентов в преобразования имени самого себя.

Но мы отвлеклись. Что с ровером? С ним-то всё в порядке, а вот многочисленные восторженные стримы, статьи, заметки и подкасты как с цепи сорвались мол, сейчас сигнал с Марса идёт до Земли 11 с половиной минут, поэтому мы не можем следить за посадкой и управлять ею в режиме реального времени, поэтому там рулит посадкой автоматика с машинным обучением, и вот когда к нам придёт сигнал об успехе, то это значит, что ровер уже сел 11 с половиной минут назад. Ну и всё в таком духе.

И, чёрт побери, даже, на первый взгляд, технически грамотные люди, вроде бы не первый год разбирающиеся в тематике космоса, астрономии, небесной механике и всём прочем, радостно несут эту чушь мощными потоками. Так вот, ответственно заявляю, эта чушь чушь!

Нет никакой задержки на 11 с половиной минут! То есть да сигнал с Марса сейчас идёт именно столько времени, если измерять это время в такой системе, где Земля и Марс более-менее спокойны. Но это не задержка относительно того времени события, о котором мы знаем, что оно наступило по нашим часам, то есть сигнал о котором вышел с Марса в нашу сторону. Почему? Потому, что в СТО одновременность точно так же относительна, как и скорость и точно так же не может превысить скорость света в инерциальной системе!

Если, например, на Землю пришёл сигнал с Марса о посадке ровера ровно в тот момент, как на Земле кто-то чихнул, то эти два события посадка ровера и чих произошли одновременно! А вовсе не с разницей в 11 с половиной минут! Это потому, что сама одновременность летела на Землю вместе с сигналом, распространяясь волнами от эпицентра самого события одновременности.

Заглянем на минутку к астрономам. Там ведь об астрономических событиях вроде взрыва сверхновых или образования чего-нибудь заметного не говорят, что это произошло столько-то миллионов или миллиардов лет назад нет, там считается что это происходит прямо сейчас, вот как наблюдаем, так и происходит. Естественно, отдавая себе отчёт в расстоянии, которое понадобилось преодолеть свету, чтобы мы могли это наблюдать.

Но позвольте, если бы на Земле существовал супер-пупер телескоп, в который бы было оптически видно посадку Perseverance, то сигнал с MRO об успешной посадке пришёл бы на Землю сразу после того, как мы в этот телескоп смогли бы увидеть саму посадку. Сразу после, а не через 11 с половиной минут! Потому, что и оптическому сигналу понадобились бы те же самые 11 с половиной минут, чтобы долететь с Марса до Земли. Тот факт, что это событие было запланировано, ничего не меняет в том, что фронт одновременности не мгновенный, а точно так же летит со скоростью света, как и радио- и оптические сигналы.

Это такой себе mind trick, вызванный тем, что люди привыкли считать свою инерциальную систему отсчёта какой-то более особенной, чем бесконечное множество других, а также тем, что расстояния таких порядков, как сотни миллионов километров тяжело воспринимаются сознанием, привыкшим оперировать более бытовыми величинами.

И, разумеется, всё это не более чем попытка праздно доколупаться, о чём и заголовок статьи. Счастья вам.

На днях замдиректора научного подразделения НАСА поделился с общественностью новостью о выходе новых записей с борта Perseverance. Он предположил, что звуки Марса заинтересуют не только ученых и широкую аудиторию, но и станут основой для творчества музыкантов.

На что пишут

Как рассказывали руководители миссии еще в прошлом году, марсоход оборудован двумя микрофонами. Одним для записи звуков при перемещении ровера по поверхности и в момент посадки [не удалось осуществить по техническим причинам]. Другим для вспомогательного анализа образцов почвы и мелкомасштабной минералогии, которой Perseverance будет заниматься с помощью устройства под названием SuperCam. Последнее оборудовано лазером и работает с окружением бесконтактным способом на расстоянии семи метров. Задача микрофона в этом случае предоставить ученым дополнительную информацию о том, как ведет себя тот или иной образец в момент воздействия, чтобы они могли уточнить его массу и состав.

Длительность боевой сессии микрофона, сопровождающей действие SuperCam, всего три с половиной минуты. На записях можно услышать еще и шум самого Perseverance, его могут использовать для диагностики потенциальных неполадок, плюс естественные звуки с поверхности планеты. Вес аудиоустройства всего 30 г.

Как пишет поставщик техники компания DPA Microphones здесь задействован DPA 4006, всенаправленный микрофон, уделяющий одинаковое внимание к сигналам, поступающим с разных сторон. Он закреплен на корпусе ровера вместе с усилителем и цифровым аудиоинтерфейсом. Если не учитывать специальную защиту, микрофон не дорабатывали [на сайте производителя есть комплекты для профессиональной звукозаписи]. Однако совсем не факт, что именно в этом заключается причина неисправности на этапе посадки все-таки микрофон активировали еще во время полета, и он прекрасно себя чувствовал.

Что интересно, капсюль B&K 4133, предшествовавшего тому, что использован в DPA 4006, захватил атмосферу при старте миссии Аполлон-13. Еще один DPA-микрофон задействовали в миссии STS-63 для Дискавери. Третий fun fact: в разработке проекта для Perseverance поучаствовал музыкант лос-анджелесской группы Owl, специализирующийся на профессиональных микрофонах и увлекающийся всем, что связано с освоением космоса. В Wired выпустили целый материал об этом человеке.

Представители российско-европейской миссии по изучению Марса заявили, что запись звука в данном случае производится исключительно с целью привлечения внимания широкой общественности и не служит каким-либо практическим целям. Однако со своего проекта ExoMars-2022 они не стали снимать микрофон и планируют представить аналогичные записи.

Что из этого получается

Очевидно, что на Марсе условия отличаются от привычных. За этим следуют и различия в том, что можно услышать. Если говорить простыми словами, на красной планете нужно быть намного ближе к источнику звука, чтобы получить сопоставимое впечатление. Для иллюстрации эффекта глухой стенки в НАСА подготовили специальную страничку с примерами и интерактивом.

Команда Perseverance опубликовала на SoundCloud не только короткие записи с ровера, но и полноценный выпуск подкаста в научпоп-формате. В нем участвует эксперт, представляющий проект, и свою дорожку он записал как раз на тот самый DPA 4006 оцените его звучание.

Еще стоит заметить, что записать звуки Марса пытались как с помощью Mars Polar Lander в 1999 году, так и зонда Феникс в 2008-м. Но различным обстоятельствам сделать это не удалось. Однако аппарат InSight все-таки позволил добиться цели, и НАСА опубликовали девять записей.

Дополнительное чтение у нас в Мире Hi-Fi:

• Поговорим о том, как может звучать космос

• Услышать космос: от темной материи до кометы Чурюмова Герасименко

• От топота муравьев до столкновения черных дыр: как звучит мир вокруг нас

• Наслаждаясь тишиной: какие плюсы и минусы есть у самых тихих мест на планете

• Саундтрек конца света, музыка дорог и сталактитовый орган: мир и природа в звуках

Пока Рогозин отжигал мемчиками в соцсетях на тему американцев, которые обнаружили жизнь на Марсе в виде Рогозина, в это время самый большой и современный американский марсоход приземлялся на красной планете после 203-дневного путешествия. Данный марсоход преодолел 472 миллиона километров и отправил сигнал о успешном приземлении в центр управления полётами в Лаборатории реактивного движения НАСА, который находится где-то в Южной Калифорнии.

А началось всё с того, что американские массовики затейники решили проверить гипотезу о том, что на Марсе могут или могли ранее жить разные виды бактерий. Для этого они сконструировали высокотехнологичный вездеход с роботом астробиологом и астрогеологом с целью поиска следов жизни, а саму миссию они назвали Марс-2020. Так 30 июля 2020 года с космической станции на мысе Канаверал во Флориде стартовал одноразовый шаттл. с данным марсианским вездеходом.

Этой машине дали имя Настойчивость, которое с точки зрения американцев знаменует собой первый шаг полных амбиций, выражающийся в настойчивых усилиях по сбору образцов с красной планеты с целью дальнейшей их транспортировки.

Это успешное приземление один из тех поворотных моментов для НАСА, Соединенных Штатов и космических исследований во всем мире, когда мы знаем, что находимся на пороге открытия и точим наши карандаши, так сказать, чтобы переписать наши учебники", пафосно сказал исполняющий обязанности администратора НАСА Стив Юрчик. Миссия Марс 2020 Настойчивость воплощает дух настойчивости нашей нации, которая остаётся непоколебимой даже в самых сложных ситуациях, вдохновляя и продвигая науку и наши научные исследования. Сама миссия олицетворяет человеческий идеал настойчивого движения к будущему и поможет нам подготовиться к человеческому исследованию Красной планеты. Смолвил Юрчик, почти прям как доктор Бетругер из игры DOOM 3.

Правда стоит отметить, что в отличии от последнего Юрчик действительно не лукавит и без злой умысли рассчитывает на успешные результативные приключения электроника.

Так или иначе начальная цель Робота-геолога и астробиолога весом 1026 килограммов пройти несколько недель испытаний внешней среды на враждебной марсианской поверхности, чтобы уже потом спокойно приступить к своей основной цели провести двухлетнее научное исследование кратера Джезеро на Марсе. В то время как марсоход будет исследовать скалы и отложения дна древнего озера и дельты реки Джезеро, чтобы охарактеризовать геологию региона и климат далёкого прошлого, фундаментальной частью его миссии будет астробиология, включающая поиск признаков древней микробной жизни.

С этой целью запланированная НАСА и UAC, ой простите ЕКА (Европейское космическое агентство) кампания по возвращению образцов с Марса позволит ученым на Земле изучить эти образцы, собранные марсоходом Настойчивостью, для обнаружения признаков жизни в прошлом с использованием особых инструментов, которые невозможно было бы отправить на Красную планету из-за слишком больших размеров.

В следствии сегодняшних захватывающих событий первые нетронутые образцы, ранее тщательно задокументированные в прошлых исследованиях, стали на один шаг ближе к тому, чтобы отправиться на Землю, говорит Томас Зурбухен, заместитель администратора по науке НАСА. Настойчивость это первый шаг к возвращению горных пород и реголита с Марса. Мы не знаем, что скажут нам эти первозданные образцы. Но то, что они могли бы нам рассказать, является монументальным включая то, что жизнь, возможно, когда-то существовала и за пределами Земли.

Исследуемый Кратер Джезеро имеет радиус около 45 км. Он находится на западной окраине Исидис Планиция, гигантского ударного бассейна к северу от марсианского экватора. Ученые определили, что 3,5 миллиарда лет назад кратер имел собственную дельту реки и был заполнен водой. Энергетическая система, которая обеспечивает электроэнергией и теплом Настойчивость при исследовании кратера Джезеро, представляет собой многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор, или сокращённо МРТГ.

Министерство энергетики США (DOE) предоставило его НАСА в рамках постоянного партнерства по разработке энергетических систем для гражданских космических исследований. Данный аппарат оснащён семью основными научными приборами, самыми большими камерами, из когда-либо отправленных на Марс, и своей изысканно сложной системой накопления образцов, являющейся первой в своем роде отправленной в космос. Настойчивость как какой-нибудь трилобит будет прочесывать регион Джезеро в поисках окаменелых остатков древней микроскопической марсианской жизни, забирая образцы по пути.

Настойчивость это самый изощренный, хитрый и умный робот-геолог, классный биолог и вообще самый няшный вездеход из когда-либо созданных, почти как Валли. Тем не менее ему предстоит проверить утверждения того, что на Марсе когда-то существовала микроскопическая жизнь, ибо эта гипотеза несёт огромное бремя доказательств, примерно так говорит Лори Глейз, директор отдела планетарных наук НАСА. Хотя мы многому научимся с помощью великих инструментов, которые есть на борту марсохода, вполне возможно, что здесь, на Земле, есть гораздо более эффективные лаборатории и инструменты, которые смогут сказать нам, несут ли полученные образцы с Марса доказательства запаха и цветения жизни в его геологическом прошлом.

Посадка на Марс - всегда невероятно сложная задача, и мы гордимся тем, что продолжаем развивать наш прошлый успех, сказал директор JPL Майкл Уоткинс, намекая на успешные прошлые исследования с вездеходом-фотографом. Но, несмотря на то, что Настойчивость способствует этому успеху, этот марсоход также прокладывает свой собственный путь и решает новые задачи в наземной миссии. Мы построили этот вездеход не только для успешного приземления, но и для того, чтобы найти и собрать лучшие научные образцы, которые потом отправятся на Землю, а невероятно сложная система отбора проб и автономность позволяет нам не только выполнить эту миссию, но и создать основу для будущих миссий с участием роботов и экипажа. Закончил Капитан Очевидность.

Основой успешной миссии являются набор датчиков Mars Entry, Descent and Landing Instrumentation 2 (MEDLI2), который успешно собирал данные об атмосфере Марса во время входа в неё и система Terrain-Relative Navigation, которая автономно управляла космическим кораблем во время последнего спуска.Ожидается, что данные от обоих наборов помогут будущим человеческим миссиям приземляться в других мирах с целью несения светочи счастливого, демократического и капиталистического будущего более безопасно и менее бесполезно с высокой долей положительного КПД для достижения великой цели.

На поверхности Марса научные инструменты Настойчивости будут иметь возможность проявить себя с научной точки зрения. Mastcam это пара научных камер с Zoom-объективом на голове вездехода, которые позволят дистанционно зондировать робота и создавать цветные 3D-панорамы марсианского пейзажа с высоким разрешением.

SuperCam, также расположенный на голове использует импульсный лазер для изучения химического состава горных пород и отложений и имеет собственный микрофон, чтобы сестра Валли могла общаться с учёными честно рассказывая лысым обезьянам о характеристике встречаемых горных пород их физических свойствах, таких как твёрдость.Помимо этого у вездехода есть супер планетарный прибор для рентгеновской литохимии (PIXL) и приборы для сканирования среды обитания гипотетических организмов с комбинационным светом и люминесценцией для органических и химических веществ (SHERLOCK), расположенные на турели в конце манипулятора марсохода, которые будут работать вместе для сбора данных о геологии Марса крупным планом.

PIXL будет использовать рентгеновский луч и набор датчиков, чтобы исследовать химический состав горных пород. Ультрафиолетовый лазер и спектрометр SHERLOCK вместе с широкоугольным топографическим датчиком для операций и инженерной инженерии (WATSON) будут изучать поверхности горных пород, определяя наличие определенных минералов и органических молекул, которые являются строительными блоками жизни на Земле на основе углерода. Есть надежда, что следы жизнедеятельности Рогозина этот прибор все таки там не обнаружит (Возможно неудачная шутка).

Шасси марсохода также является домом для трех научных приборов. Radar Imager for Mars 'Subsurface Experiment (RIMFAX) - это первый зондовый радар на поверхности Марса, который будет использоваться для определения того, как различные слои марсианской поверхности формировались с течением времени. Эти данные могут помочь проложить путь для будущих датчиков, которые будут искать подземные отложения водяного льда. Также с прицелом на будущие исследования Красной планеты, продемонстрируются технологии Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment (MOXIE), которые должны попытаться суметь производить кислород из воздуха разреженной атмосферы Красной планеты, состоящей в основном из двуокиси углерода.

Анализаторные динамики окружающей среды Марса (MEDA) установленные на носу марсохода вместе с датчиками на голове и шасси предоставят ключевую информацию о погоде, климате и концентрации пыли на красной планете. Крошечный квадрокоптер Ingenuity Mars Helicopter, в настоящее время прикрепленный к чреву Настойчивости, представляет собой демонстрацию технологии, которая попытается совершить первый управляемый полет на другой планете.

Инженеры-проектировщики и ученые теперь будут проверять Настойчивость на практике, тестируя каждый её инструмент, каждую подсистему и каждую подпрограмму в течение следующих месяцев. Только после этого они отправят квадрокоптер на поверхность для проведения лётных испытаний. В случае успеха Ingenuity может добавить воздушное измерение к исследованию Красной планеты, где такие квадрокоптеры послужат разведчиками или доставят будущих астронавтов за пределы их базы. Как только испытательные полеты Ingenuity будут завершены, марсоход приступит к серьезным поискам свидетельств древней микробной жизни.

Настойчивость - это больше, чем марсоход, и больше, чем эта удивительная команда мужчин и женщин, которые построили его и привели нас сюда, - сказал Джон МакНэми, руководитель проекта миссии марсохода Настойчивость на Марсе 2020 в JPL. Это даже больше, чем 10,9 миллиона человек, которые подписались на участие в нашей миссии. Эта миссия о том, чего люди могут достичь, если будут упорны. Мы зашли так далеко. Теперь смотрите, как мы идем. Раунд!.

P.S. Данная статья является переводом новости немножко в юморном стиле и отличается от манеры подачи оригинала, при этом смысл оригинала сохранён. Материал переведён мной и опубликован в виде цензурной версии в научно-популярном сообществе фанерозой.

По статистике, 100% населения Марса роботы.

В последние дни только ленивый не смотрел репортажи о марсоходе Perseverance (Персеверанс, ударение на последнюю е). В интернете можно даже послушать ветер красной планеты, он едва пробивается сквозь зуммер механических сочленений марсохода.

Сегодня мы немного сменим акценты и поговорим о вещах более приземленных. Какие технологии обеспечивают работу марсохода? Как задействованы в изучении космоса облачные компании? И в целом каковы планы человечества на марсианские земли в рамках амбициозной миссии.

Облачные вычисления помогают марсоходу не сбиваться с пути

Не так давно Amazon Web Services (AWS) рассказала, какую роль облачные вычисления играют в обработке данных, поступающих с Perseverance.

В течение всей миссии NASA собирается хранить и обрабатывать массивы информации, поступающей с Марса, в облаке AWS. На минуточку, каждый день марсоход присылает рекордное количество фотографий, аудио- и видеозаписи.

Напомним, в течение 2020 года в США проводился конкурс на самое удачное имя для новой марсианской миссии.

Изучить фотографии, сделанные аппаратом, можно на официальном сайте NASA.

В частности, в облаке AWS обрабатываются данные о перемещении Perseverance и том, как он справляется с рельефом. А все фотографии, поступающие с Марса, в необработанном виде отправляются в облако AWS и становятся доступны пользователям по всему миру. Благодаря облачным технологиям NASA удалось всего за несколько часов транслировать 150 ТБ медиаданных и справиться с обработкой до 80 000 запросов в секунду. Впечатляющие цифры, которые совершенно невозможно представить в рамках классической инфраструктуры.

Но трансляцией фотографий дело не ограничивается. Облачные мощности задействованы и для продвинутой системы поиска пути. За прошедшие дни Perseverance смог передать на землю информацию более чем о 200 миллионах точек поверхности Марса. По заявлению NASA, эти данные помогут скорректировать пути перемещения будущих марсоходов и увеличат их скорость на 40%.

Чтобы управлять движением марсохода, [инженерам] необходимо видеть его глазами. Соответственно, отправлять пакеты с новыми инструкциями и получать обратную связь нужно как можно быстрее. Чем больший путь сможет пройти марсоход и чем больше образцов получится добыть, тем успешнее окажется миссия говорят эксперты AWS. В некотором смысле современный марсоход походит на смартфон на колесиках.

После благополучной посадки 18 февраля марсоход пробудет на планете как минимум один марсианский год (порядка 687 земных дней).

В его задачи входит:

• обнаружить горные породы, которые сформировались под влиянием окружающей среды, способной в далеком прошлом поддерживать микробную жизнь;

• собрать образцы грунта и камней, в которых могли сохраниться химические следы (биосигнатуры) древних живых организмов, если они вообще существовали;

• высверлить пробы в 30 перспективных точках планеты и законсервировать их на поверхности для дальнейшего изучения;

• протестировать гипотезу о возможности производства кислорода из углекислого газа, который содержится в атмосфере (для будущих человеческих колоний).

Здесь вы сможете посмотреть разнообразные видеоматериалы о миссии.

Микрофоны на Марсе

В задачи миссии Mars 2020 входит, среди прочего, и изучение геологических особенностей планеты. Для этого Perseverance снабжен массой щупов и датчиков, которые позволяют не только собрать образцы грунта, но и произвести их базовый анализ прямо на месте.

Но зачем на Марсоход повесили микрофон? Вряд ли ученым удастся подслушать разговоры зеленых человечков речь идет о поиске следов микроорганизмов. AWS объясняет это так:

Различные датчики марсохода собирают массу научных данных: состав атмосферы, скорость ветра и погода на Марсе. Микрофоны же записывают звуки планеты. Предполагается, что NASA обработает медиатеку, собранную Perseverance, и выложит её в открытый доступ. Это даст простым пользователям подключиться к изучению Марса наравне с учеными.

Выше местоположение марсохода на момент публикации статьи. Интерактивная карта доступна на сайте NASA.

Послушать аудиозаписи, сделанные во время миссии, можно здесь.

Для хранения полученных с Марса данных используются облачные хранилища. Но, разумеется, это не единственная технология, которая поддерживает космическую миссию.

Космические вертолеты

Чуть выше мы сравнили медиа-возможности марсохода с функционалом смартфона. Разумеется, на практике все гораздо сложнее. Perseverance это сложная научная лаборатория весом в целую тонну. Кроме того, у марсохода есть крошечный (менее 2 кг) летающий дрон-компаньон Ingenuity.

Если всё пойдет по плану, Ingenuity станет первым вертолетом на Марсе. Но важно понимать: расстояние от Земли до Марса составляет 11 световых минут. Это очень много. Если марсоход еще может делать перерывы, чтобы дождаться новых управляющих команд, у летающего аппарата такой возможности нет. Добавьте сюда еще и более разреженную, чем на Земле, атмосферу, и пониженную гравитацию, и летательная миссия покажется и вовсе невыполнимой.

Строго говоря, особых надежд на Ingenuity ученые не возлагают. Это, скорее, демонстрация технологии, чем полезный инструмент. Если дрон разобьется, основная миссия продолжится в штатном режиме.

Поскольку управлять Ingenuity вручную невозможно, инженеры NASA разработали для него специальную программу на базе Linux и своего фирменного фреймворка F (F prime). Главная задача проекта доказать, что комбинация современного стокового железа и программного обеспечения с открытым кодом может поднять летательный аппарат над поверхностью Марса.

Под капотом у дрона четырехъядерный ARM-процессор Qualcomm Snapdragon 801 на частоте 2,2 ГГц. К слову, это более мощный процессор, чем тот, что установлен на самом марсоходе. NASA важна в первую очередь не производительность, а стабильность: чипы, используемые в космических миссиях, должны соответствовать стандарту High-Performance Spaceflight Computing (HPSC). Разработка таких процессоров и их доскональное тестирование занимают годы. Так как подпроект Ingenuity менее важен, чем Perseverance, ученые решились использовать в нем стандартный земной CPU.

Подробнее о вертолете на сайте NASA.

Теперь коснемся ПО: непосредственно пилотирующая программа работает на частоте 500 герц. Именно герц, а не мегагерц. По словам инженеров, такой частоты опроса датчиков будет вполне достаточно, чтобы вертолет мог стабильно держаться в назовем это воздухом.

В качестве ОС специалисты остановились на Linux. Здесь ничего удивительного: уже много лет космическое агентство использует в своих проектах модифицированные версии этой ОС. Так, на базе Linux работают компьютеры NASA на МКС.

Что касается фреймворка любой энтузиаст может бесплатно скачать и использовать его в домашнем проекте. Притом без необходимости закупать дорогое и редкое железо всё заточено под стандартные off-the-shelf компоненты.

F включает:

• Архитектуру, разделяющую ПО для полетов на отдельные компоненты с четко определенными интерфейсами.

• Базовый фреймворк C++ с поддержкой основных возможностей, таких как очереди сообщений и потоки.

• Инструменты для определения компонентов и связей.

• Постоянно развивающийся набор готовых к использованию компонентов.

• Инструменты для тестирования летного программного обеспечения.

Взлетит или не взлетит покажет время. Важен сам факт: инженеры и программисты NASA готовы делиться частью своих наработок с любителями электроники по всему миру. Так что, если вы полны желания собрать собственный марсолет всё необходимое уже есть под рукой. Останется только построить ракету, которая отнесет его к Марсу (или договориться со спецом по полезной нагрузке). :)

В заключение приведем несколько интересных ссылок от NASA и информационных агентств

• График мероприятий и прямые трансляции

• Свежие новости о миссии

• Загружаемые материалы о миссии

• Полная оптимизма статья о партнерстве между AWS и NASA

• Детализированный обзор марсохода

Впервые в истории хитрый вертолёт покорит небеса другой планеты. Чтобы убедиться, что марсолёт готов к дебюту на Красной планете, инженеры NASA в Пасадене, в Калифорнии, разработали прототипы Изобретательности (название марсолета). Они подвергли один прототип строгим испытаниям, чтобы увидеть, сможет ли он пережить низкие температуры и вибрации, которые связаны с посадкой. Другой прототип разрабатывался специально для лётных испытаний, проходивших в камере диаметром 25 футов, созданной JPL для имитации вакуума. В этой статье, Popular Mechanics побеседовал с Бобом Баларамом и Ховардом Фейзером Грипом, чтобы узнать, какие технические особенности делают первый марсолёт поистине новаторским.

Всё почти готово к шоу. Когда таинственный внеземной вертолёт отделится от марсохода, чтобы провести серию в 5 тестовых полётов длительностью от 30 до 90 секунд, у него будет 30 марсианских суток, а каждые марсианские сутки состоят из 24 часов, 39 минут и 35 секунд. Хореография почти всех самых амбициозных прыжков марсолёта будет поставлена самой Изобретательностью, а их высота будет варьироваться от высоты одноэтажного дома до 1000 футов.

Тогда как Изобретательность демонстрационная технология, то есть единственная её цель безопасно взлететь в марсианском небе, успешный полёт может изменить наш подход к исследованию Солнечной системы.

Лопасти

Лопасти Изобретательности длиной в два фута разработаны специально для марсианской атмосферы, плотность которой составляет один процент от плотности земной. Вращаясь, лопасти имеют тенденцию махать вверх и вниз, что мешает контролю, рассказывает известный механик Боб Баларам, на Земле это движение гасится, но на Марсе, в разреженной атмосфере, этого не происходит.

Ховард Фейзер Грип, исследователь-технолог, также работающий в JPL, сравнивает нестабильное движение с ездой на велосипеде, нагруженном тяжёлыми сумками из бакалеи, свисающими над рулём. Чтобы противодействовать колебаниям и сделать полёт гладким, лопасти, которые имеют пенопластовую основу и углеродное покрытие, разрабатывались лёгкими, но чрезвычайно жёсткими.

Ротор

Отличительной особенностью системы ротора является его размер, огромный в сравнении с марсолётомв целом.

Это одно из последствий столь низкой плотности, рассказывает Грип. Вам просто нужен большой ротор такой большой, какой только может подойти. И он должен вращать лезвия быстро со скоростью 2800 оборотов в минуту, или более чем в 10 раз быстрее, чем лопасти вращаются на Земле, но при этом не слишком быстро. Скорость звука ниже на Марсе это около 540 миль в час по сравнению с 760 милями в час на Земле, и марсолёт должен двигаться не быстрее этой скорости.

Когда вы достигаете околозвуковой скорости, сопротивление на кончиках лопастей становится очень высоким, рассказывает Грип. В этот момент энергия, необходимая для движения роторов, приводит к взрыву.

У Изобретательности имеются верхний и нижний роторы. Каждый узел содержит тяговый двигатель, шаговые звенья и три сервопривода, которые работают вместе, направляя марсолёт. Четыре дополнительных противовеса, по два на каждый ротор, создают восстанавливающую силу на лопастях при центробежных нагрузках ... снижая требования к крутящему моменту Изобретательности (цитата из исследования NASA).

Инженеры остановились на конфигурации соосных несущих винтов, а не на хвостовом роторе или конструкции квадрокоптера, поскольку такая конфигурация невероятно компактна; это означает, что она легко помещается в марсоход, но при этом не означает, что квадро- и гексакоптеры останутся вне будущих миссий.

Мы исследуем различные конструкции транспортных средств, которые позволили бы нам продвигаться дальше, быстрее и нести больше полезной нагрузки, рассказывает Грип.

Посадочные опоры

Четыре опоры марсолёта из углеродного волокна и эпоксидной смолы очень лёгкие и крепятся к посадочной платформе с помощью деформируемых алюминиевых элементов на шарнирах, которые помогают гасить силу удара и предотвращают подпрыгивание винтокрылой машины.

Мы хотим приземляться уверенно, даже сильно не подпрыгивая, рассказывает Грип. Группа испытателей Изобретательности опробовала опоры на аналогах марсианских поверхностей, включая скалы и песок.

Солнечные панели

Усовершенствованные батареи с метаморфным четырёхпереходным солнечным элементом, которые помогают Изобретательности настроиться на марсианский спектр, рассказывает Баларам. Это означает, что они оптимизированы так, чтобы поглощать большую часть света, который доходит до Марса.

Литий-ионные аккумуляторы

Солнечные батареи будут заряжать шесть литий-ионных батарей Sony Ingenuity. При необходимости аккумуляторная батарея может генерировать около 500 Вт, рассказывает Баларам. В зависимости от сезона и масштаба миссии, чтобы зарядить батареи, требуются примерно одни марсианские сутки.

Навигационные камеры

На Марсе нет магнитного поля, так что компасы и системы GPS бесполезны. Вместо этого марсолёт использует чёрно-белую навигационную камеру, которая во время полёта делает снимки поверхности. На этом кадре камеры мы обнаруживаем особенности грунта, которые отслеживаем, рассказывает Грип. Это помогает увидеть, как мы движемся относительно марсианского грунта. 13-мегапиксельная цветная камера Sony Return-to-Earth будет делать снимки горизонта и отправлять их обратно на Землю, чтобы мы могли просмотреть их.

Эти изображения в сочетании с наблюдениями высотомера-лидара и измерениями инерции помогут Изобретательности принимать решения о том, куда лететь и, в конечном счёте, где приземлиться.

С помощью этих трёх датчиков мы всегда можем отследить, что делает марсолёт и где он находится, рассказывает Грип.

Коробка электроники фюзеляжа

Фюзеляж содержит верхний сенсорный узел, прикреплённый к мачте марсолёта, в свою очередь, включающей инклинометр, инерциальный измерительный блок и элементы защиты электроники вертолёта, которые минимизируют вибрацию в полёте. Нижний узел датчика содержит высотомер, навигационные камеры и второй инерциальный измерительный блок.

Одна из самых серьёзных проблем, с которой столкнется марсолёт, проблема тепла. Средняя температура на поверхности Марса составляет примерно минус 64 градуса по Фаренгейту. Чтобы всё чувствительное электронное оборудование Изобретательности оставалось достаточно тёплым для работы, Баларам и его команда разработали несколько хитроумных методов.

Ссылка на 3D-модель марсолёта:

Батарейный блок, который должен храниться при температуре не ниже 5 градусов по Фаренгейту, расположен глубоко под блестящим фюзеляжем марсолёта, окружён нагревателями и рядом дефлекторов, или карманов марсианской атмосферы.

Оказывается, газообразный CO2 это довольно хороший изолятор, рассказывает Баларам. Кроме того, наружная сторона фюзеляжа покрыта сильным абсорбентом вольфрамовой плёнкой, которая, по словам Баларама, создана, чтобы собирать природное солнечное тепло.

Бортовая радиоэлектроника

В Изобретательность упаковали довольно серьёзные мощности обработки данных. Мозги операции (один из четырёх процессоров на борту) это Qualcomagon 2,26 ГГц Quad-Core Snapdragon 801. Тот же процессор работает в смартфонах и, по словам Баларама, он обеспечивает на два порядка больше вычислительной мощности, чем у любого другого космического аппарата NASA.

Наверное, вычислительная мощность Изобретательности больше, чем у всех космических аппаратов NASA, вместе взятых, рассказывает Баларам.

Обшитый золотом куб содержит плату интерфейса батареи, которая регулирует мощность батареи и двигателей. Другие платы это плата питания марсолёта, FPGA-контроля над полётом, плата контроллера навигации и сервомоторов, которая служит домом для Snapdragon, и плата телекоммуникаций. Все они работают вместе, составляя электронный мозг всей миссии.

Как и другие космические аппараты, Ingenuity иногда будет связываться с Землёй. По коммуникационной антенне, зафиксированной на его солнечной панели, марсолёт отправит данные на приёмник на борту Perseverance (Настойчивость), дальность действия которого составляет почти 1000 футов (305 метров).

Какой бы хитроумной не была начинка космических аппаратов, без чего они точно никогда не взлетят так это без грамотной работы с данными. Например в SpaseX используют Data Science для работы над интеллектуальными системами диагностики и обнаружения неисправностей, а в NASA и вовсе используют большие данные для всего: от прогнозирования погоды на Земле до мониторинга ледяных шапок на Марсе и определения размера и формы сотрудников НАСА. А научиться обрабатывать и анализировать данные можно у нас, на направлениях Data Science и Data Analytics.

• Курс по Data Science

• Профессия Data Scientist

• Профессия Data Analyst

• Продвинутый курс по Data Analyst

• Курс по Data Engineering

10 февраля 2021 года автоматическая межпланетная станция Тяньвэнь-1 достигла Марса. После успешной корректировки орбиты следующая часть миссии спуск посадочного модуля с марсоходом, который только на днях получил свое название.

Определились с именем

Название первого китайского марсохода в Национальном космическом агентстве КНР (CNSA) решили определить путем онлайн-голосования. В итоге из десяти финалистов осталось три и, наконец, 24 апреля марсоход получил свое имя Чжужун. Название связано с китайской мифологией, в которой Чжужун бог огня и уюта.

В CNSA подчеркнули, что такое название символизирует зажжение пламени китайских планетарных исследований и отражает видение КНР в развитии космической отрасли для блага всего человечества.

На этом символизм не заканчивается. Само название Марс с китайского дословно можно перевести как планета огня. Поэтому логично, что покорять ее предстоит как раз богу огня. Будем надеяться, что с посадкой все сложится так же гладко, как с названиями, а пока немного о технической стороне вопроса.

Марсоход Чжужун

Весит аппарат 240 кг, его скорость движения до 200 м в час, источник питания солнечные панели Из-за них, многие сравнивали марсоход с бабочкой. Расчетный срок службы составляет 3 месяца. Но по некоторым оценкам, Чжужун может проработать гораздо дольше. К примеру, китайский луноход Yutu-2 показал невероятную работоспособность и побил рекорд по длительности эксплуатации лунных аппаратов, хотя заявленный срок службы был гораздо меньше. Возможно и Чжужун возьмет пример с младшего брата и поработает подольше.

На ровере установлено 6 научных приборов:

• RoPeR георадар, предназначенный для сканирования поверхности Марса до 100 м в глубину;

• RoMAG детектор магнитного поля на поверхности;

• MCS метеорологический прибор для сбора данных о давлении, температуре, скорости вертра и его направлении;

• MarSCoDe детектор поверхностных соединений Марса;

• MSCam мультиспектральная камера с 8 диапазонами;

• NaTeCam навигационная и топографическая камеры, установленные на мачте марсохода.

Спускаемая платформа оборудована системой оценки рельефа и уклонения от препятствий. После начала спуска, в ход пойдут аэродинамическое торможение и парашюты. Платформа полностью погасит скорость двигателями с регулируемой тягой и зависнет в 100 м над поверхностью. После оценки места приземления, в случае необходимости, система скорректирует местоположение боковыми двигателями и осуществит окончательное приземление на четыре опоры с максимальной скоростью 3,6 м/с.

Посадку планируют произвести в районе равнины Утопия низменности диаметром около 3300 км в восточной части северного полушария Марса. Здесь в 2016 году были обнаружены большие залежи льда толщиной до 170 м, которые скрыты под несколькими метрами марсианского грунта. На эту же равнину в 1979 году приземлился спускаемый аппарат американской станции Викинг-2.

О программе исследования Марса

Собственную программу по исследованию красной планеты Китай начал еще в 2009 году в сотрудничестве с Россией. В 2012 году Фобос-Грунт должен был попутно доставить первый аппарат КНР под названием Инхо-1 на орбиту Марса. Но как известно, что-то пошло не так, и российская станция вместе с китайским спутником дальше орбиты Земли не улетели. После этого, марсианская программа КНР была пересмотрена.

Станцию Тяньвэнь-1 разработали в CASC Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации. Запуск состоялся 23 июля 2020 года РН Чанчжэн-5 с космодрома Вэньчан. В феврале 2021 АМС успешно достигла Марса. После спуска марсохода, станция проведет на орбите планеты с исследовательской миссией еще год. В случае необходимости, программа может быть продлена.

Цели миссии можно разделить на две составляющих. Первая глобальное исследование Марса с помощью искусственного спутника. Вторая изучение отдельной области равнины Утопия, которое включает поиски следов жизни, изучение распределения подземного льда, характеристик и состава поверхностного слоя, получение данных о климате, ионосфере, электромагнитном и гравитационном поле.

Возможно Китайский проект не так амбициозен, как нашумевший Perseverance со своим вертолетом, получением кислорода с помощью MOXIE и т. д. Но если посадка Чжужуна пройдет успешно, то это станет еще одним шагом на пути изучения Марса. Китай станет третьей страной после СССР и США, которой удастся спустить управляемый аппарат на поверхность планеты.

Дата-центр ITSOFT размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Две недели назад весь мир наблюдал за успешной посадкой робота Perseverance на поверхность Марса и разговоров о космосе сразу стало на порядки больше. Инфоповод всколыхнул обсуждения в соцсетях и блогах все больше людей хотят говорить о покорении космоса, возможностях и опасностях.

Поэтому мы решили разобрать лексику и особенности из видео приземления марсохода. И неожиданно сковырнули несколько интересных нюансов языка. Поехали!

Посадка марсохода и английская лексика

Для начала посмотрите видео с финальным этапом полета марсохода и его приземления на поверхность Марса.

Мы не будем разбирать всю двухчасовую прямую трансляцию, а возьмем только трехминутное видео:

Авиационная лексика и интересные фразеологизмы

We are starting the straighten up and fly right maneuver where the spacecraft will jettison the entry balance masses in preparation for parachute deploy and to roll over to give the radar a better look at the ground.

Мы начинаем серьезный маневр, в котором летательный аппарат сбросит балласт для подготовки к раскрытию парашюта и развернется, чтобы обеспечить радару лучший обзор поверхности.

Сразу стоит обратить внимание на стиль речи. Она довольно тяжеловесная и больше походит на формат разговора военно-воздушных сил. Лексика на это также намекает.

Jettison сбросить что-то с летательного средства.

Слово специфическое и используется преимущественно в авиации. В обычной лексике встречается довольно редко и в абсолютном большинстве с переносным значением избавиться от каких-нибудь серьезных обязательств.

Если вы закрыли ипотеку то слово jettison будет очень к месту.

Плюс, уже в первом предложении мы получили интересный фразеологизм:

Straighten up and fly right собраться, быть серьезным, действовать по плану.

Фраза очень образная, поэтому объясним ее логику. Во время полета птица двигается по кратчайшей траектории к цели. Чтобы долететь побыстрее, ей не стоит закладывать виражи и отвлекаться. Только прямой полет.

Интересно, что фраза стала идиомой благодаря джазовому исполнителю Нэту Кингу Коулу, первому популярному чернокожему артисту эстрады в США. В 1944 году он выпустил сингл Straighten up and fly right, который получил колоссальную популярность.

В контексте видео фразу Straighten up and fly right можно воспринимать двояко. Это и серьезный, опасный маневр, и запланированный маневр без риска.

Разница между speed и velocity

we are seeing significant deceleration in the velocity

мы наблюдаем значительное снижение скорости

Здесь очень интересная разница обычной бытовой лексики и научной. И speed, и velocity это скорость. Но разница в их использовании принципиальна.

Speed это скалярная величина, а velocity векторная. То есть, у скалярной скорости нет конкретного направления движения, а у векторной есть.

Собственно, именно поэтому для космического аппарата использовали velocity имеется в виду скорость по направлению к поверхности. А для словосочетания скорость света используют speed of light, потому что здесь векторности нет.

Кстати, само словосочетание deceleration in the velocity немного избыточно. Ведь deceleration это уже снижение скорости, замедление. Да, так тоже можно говорить, но большинство студентов знает только его антоним acceleration (ускорение). Ученые просто дополнительно подчеркнули, что речь идет о скорости приземления, а не о какой-нибудь абстрактной величине.

Абсолютная и относительная высота

Our current velocity is 450 meters per second and an altitude of about 12 kilometers from the surface of Mars.

Текущая скорость 450 метров в секунду и высота около 12 километров от поверхности Марса.

Со скоростью разобрались, но тут теперь появился интересный нюанс с высотой. Разница между использованным altitude и бытовым height тоже существенная и принципиальная.

Altitude абсолютная высота, а height относительная.

Абсолютная высота это высота над уровнем моря. Высота горы это как раз altitude, хоть и в разговорной речи без научного подтекста допустимо использовать height. А вот высота шкафа в комнате это только height, ведь она не зависит от того, на какой высоте над уровнем моря этот шкаф расположен.

В авиации понятия altitude и height кардинально отличаются. Словом Altitude обозначают барометрическую высоту она же показывает высоту над уровнем моря. А height означает фактическое расстояние к земле.

То есть, если самолет пролетает над горой высотой 2061 м, а его абсолютная высота равна в этот момент 2100 м, то Рычаг на себя, придурок!

На Марсе уровня моря как такового нет, но для определения высоты использовались показания барометра. Поэтому высота все же абсолютная.

Особенности свободного падения

Perseverance has now slowed to subsonic speed and the heat shield has been separated.

Персеверанс замедлился до дозвуковой скорости и тепловой экран отсоединился.

Тут несколько особенностей. Во-первых, грамматика. В одном предложении использовали два времени Present Perfect и Present Perfect Passive. В переводе на русский разница между ними практически отсутствует, но на английском есть стойкая причинно-следственная связь.

Персеверанс замедлился до дозвуковой скорости и [из-за этого] тепловой экран отсоединился.

Present Perfect указывает на факт марсоход замедлился. А пассив во второй части здесь следствие этого факта.

Правда, подобные конструкции довольно сложные к восприятию и нормально воспринимаются только в формальной речи к примеру, диалоге ученых. Чтобы не запутаться во временах, в быту лучше говорить проще.

Инсайт. А вы задумывались, почему ежика Соника из серии одноименных игр для приставок и PC зовут именно так? А все потому что он умеет бегать со скоростью звука.

Sonic speed это скорость звука. Или скорость Соника в контексте игры.

Во сколько лет вы это узнали?

В сейчас лет.

Есть контакт!

Во время посадки и касания ровера с поверхностью Марса оператор произносит словосочетание: Tango Delta. Его же чуть позже запостили в официальном Твиттере NASA.

При чем тут танго? Дело в том, что это фонетический алфавит. Так в авиации и военном деле произносят отдельные буквенные и цифровые сочетания, чтобы гарантировать их правильное понимание собеседником.

К примеру, чтобы сказать CGP-1, нужно произнести Charlie, Golf, Papa, Unaone.

Tango Delta это буквы TD. А здесь, в свою очередь, зашифровано слово touchdown. В авиации и космонавтике это слово означает контакт, приземление, посадка.

Сразу же после Tango Delta оператор озвучил и само слово touchdown.

Tango Delta, Touchdown confirmed. Perseverance safely on the surface of Mars ready to begin seeking the signs of past life.

Танго Дельта. Посадка подтверждена. Персеверанс безопасно [приземлился] на поверхность Марса и готов начать поиск признаков былой жизни.

Подробнее мы писали о фонетическом алфавите в статье Фонетический алфавит: как решение для авиации поможет передать логин по телефону.

Если вам интересна космическая тема, то мы подготовим еще материалов про английский и космос. Не только по текущим инфоповодам, но и на более серьезные темы. А если хотите прокачать английский комплексно, записывайтесь на пробный урок уже сейчас. И пишите в комменты, какие материалы о космическом английском вы бы хотели прочитать.

Онлайн-школа EnglishDom.com вдохновляем выучить английский через технологии и человеческую заботу

Только для читателей Хабра первый урок с преподавателем в интерактивном цифровом учебнике бесплатно! А при покупке занятий получите до 3 уроков в подарок!

Получи целый месяц премиум-подписки на приложение ED Words в подарок. Введи промокод march2021 на этой странице или прямо в приложении ED Words. Промокод действителен до 01.05.2021.

Наши продукты:

• Учи английские слова в мобильном приложении ED Words

• Учи английский от А до Z в мобильном приложении ED Courses

• Установи расширение для Google Chrome, переводи английские слова в интернете и добавляй их на изучение в приложении Ed Words

• Учи английский в игровой форме в онлайн тренажере

• Закрепляй разговорные навыки и находи друзей в разговорных клубах

• Смотри видео лайфхаки про английский на YouTube-канале EnglishDom