Спустя шесть лет после посадки на Марс марсохода Curiosity, на поверхность Красной Планеты совершил успешную посадку спускаемый аппарат миссии Mars InSight. Посадка была произведена в понедельник в месте под названием Elysium Planitia, расположенном в северном полушарии планеты, и она стала кульминационным моментом десятилетних усилий по планированию миссии, созданию космической техники, нескольких задержек и семи месяцев полета в космосе на расстояние 484 773 006 километров. Согласно имеющейся информации, 608-килограммовая лаборатория находится в прекрасном состоянии и она уже успела передать на Землю снимок-селфи и несколько снимков марсианской поверхности.
Собственно посадка была произведена после того, что специалисты НАСА называют "семью минутами террора", последовательности событий, непосредственно предшествующих моменту посадки, во время которых космический аппарат буквально находится на грани острого лезвия, разделяющего успех миссии или ее крушение. Поскольку специалистов управления миссией и спускаемый аппарат разделяло более 145 миллионов километров, то радиосигналу требовалось восемь минут и семь секунд для того, чтобы достигнуть антенн аппарата InSight. Таким образом, вся ответственность за разрешение любых чрезвычайных ситуаций ложилась исключительно на бортовой компьютер аппарата.
Конструкция аппарата InSight основана на конструкции спускаемого модуля предыдущего поколения Phoenix Mars. В новом аппарате была использована почти такая же система обеспечения входа в атмосферу, спуска и посадки. Множественные технические усовершенствования этих систем сделали их более надежными, что, в свою очередь, сделало возможным посадку более крупного аппарата. На пути к Марсу аппарат InSight "отдыхал" внутри защитного кожуха, расположившись сверху транспортного модуля, запущенного на борту ракеты-носителя United Launch Alliance Atlas V, стартовавшей 5 мая 2018 года с космодрома авиационной базы Вандерберг в Калифорнии.
За процессом посадки аппарата InSight наблюдали не только находящиеся там давно орбитальные аппараты Reconnaissance Orbiter и Mars Odyssey. В этом деле также был задействован мини-спутник Mars Cube One (MarCO), который был запущен в космос вместе с аппаратом InSight и сопровождал его на всем пути к Красной Планете. Цель этого эксперимента заключалась в более быстром получении подтверждения посадки, чем это могли обеспечить орбитальные аппараты. А после выполнения своей миссии аппарат MarCO пролетел мимо Марса и отправился в открытый космос.
Собственно процесс посадки начался с момента отделения защитного кожуха от транспортной платформы. Минуту спустя космический аппарат развернулся в сторону Марса так, чтобы выставить свой высокотемпературный шит под удар приближающейся атмосферы, в которую он "врезался" на скорости 19 800 километров в час. За две минуты этот щит разогрелся до температуры 1 500 градусов Цельсия и весь аппарат окутал слой ионизированной плазмы, что послужило причиной потери радиосвязи.
Через какое-то время торможения в атмосфере при помощи высокотемпературного щита, скорость аппарата уменьшилась до такой, когда стало возможным использование специального сверхзвукового парашюта, что и было сделано спустя 15 секунд после сброса щита. И еще через 10 секунд после этого аппарат InSight "расправил" свои посадочные опоры. Совершив ряд маневров под управлением радарной системы, аппарат прибыл в намеченную точку, сбросил задний щит и парашют, после чего сел на поверхность, задействовав 12 посадочных реактивных двигателей.
После посадки и успешного развертывания солнечных батарей модуль InSight начал передавать сигналы телеметрии в радиочастотном X-диапазоне, которые были приняты антеннами системы дальней космической связи и поступили в центр управления миссией в Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения. А еще через некоторое время модуль InSight сделал свои первые снимки марсианской поверхности и снимок-селфи на фоне марсианского пейзажа.
Следующие два-три месяца инженеры миссии будут заниматься проверкой работоспособности всех систем модуля InSight, уделив особое внимание его роботизированной руке-манипулятору. Эта рука, как и буровая установка аппарата, являются ключевыми компонентами, на которые завязано выполнение практически всех геологических исследований.
"Мы уже достаточно хорошо изучили Марс с орбиты и на поверхности, узнав многое о марсианской погоде, атмосфере, геологии и химии" - рассказывает Лори Глэйз (Lori Glaze), один из руководителей Научного планетарного отдела НАСА, - "Теперь мы собираемся исследовать внутренности Марса, что позволит нам получить углубленные знания о соседе нашей Земли. И это имеет особо важное значение в свете того, что в не очень далеком будущем мы собираемся послать туда людей-исследователей".
Радиообеспечение миссии на Марс
Mars Cube One, или сокращенно MarCO - два функционально идентичных шестиблочных кубических спутников, сопровождающих InSight Mars Lander, для обеспечения ретрансляции связи во время фазы ввода, спуска и посадки, когда посадочный модуль не сможет напрямую общаться с Землей.
Подсистема управления командами и данными спутников MarCO использует центральную плату CDH, разработанную компанией AstroDev на основе ранее выполненных миссий INSPIRE и RAX. Он содержит энергонезависимое хранилище, часы реального времени, каскадные watchdog-системы и интерфейсы ввода / вывода для шины SPI, I²C, UART, GPIO и порт RS-422 для связи с различными спутниковыми подсистемами. MarCO использует собственное программное обеспечение под названием protos, основанное на операционной системе реального времени, использующее 128 Кбайт флеш-памяти и 8 Кбайт ОЗУ.
Система терморегулирования для миссии MarCO состоит из двух дискретных элементов радиатора, теплового покрытия, бортовых нагревателей и серии датчиков температуры. Учитывая их межпланетную миссию, два спутника имеют конструкцию, которая аккуратно уравновешивает размеры радиатора относительно циклов нагрузки подсистем, использования мощности и запасных нагревателей, чтобы обеспечить стабильный тепловой режим доступный во время полета.
Сердцем Marco CubeSats является их коммуникационная архитектура: SDR-трансивер Iris v2 с четырьмя принимающими и передаваемыми портами. Mission Communications для спутникового управления обрабатываются избыточными антеннами среднего и низкого усиления, установленными на одной из небольших боковых панелей размером 10 x 20 сантиметров; Антенны с низким коэффициентом усиления будут использоваться во время ранней фазы движения, прежде чем миссия перейдет к спуску во время подхода к Марсу.
Полезная нагрузка связи, используемая для реле InSight, включает в себя микрополосковую антенну, отражатель с высоким коэффициентом усиления, транспондер X-диапазона, твердотельный и низкоомный усилитель и рамочную антенну УВЧ, развернутую снизу космического корабля. MarCO будет получать данные в режиме реального времени от InSight на частоте 401,586 МГц и скорость передачи данных 8 килобит в секунду, которая затем повторно упаковывается в формат, совместимый с Deep Space Network, и передается через 4-ваттный микрополосковый антенный патч X-диапазона.
Трансивер Iris v2, разработанный NASA JPL, состоит из пяти стэкированных модулей с внешними твердотельными усилителями мощности и модулями СВЧ-усилителей с низким уровнем шума. Iris v2 сам весит 1,2 килограмма, занимает 0,5 единицы объема CubeSat и требует максимальной мощности 35 Вт при передаче на 4-ваттный СВЧ-выход в X-диапазоне. Он полностью совместим с оборудованием радиообеспечения в глубоком космосе, работающим на частоте нисходящей линии связи 8,4 ГГц и 7,2 ГГц для восходящей линии связи. Он рассчитан на совместимость к излучениям для дальних космических полетов в течение нескольких лет и включает в себя условия регулирования температуры для сеансов слежения / навигации в течение нескольких часов за раз.
Твердотельный усилитель в цепи передачи обеспечивает три радиочастотных тракта на три антенны, которые можно выбирать посредством переключения мощности, в то время как МШУ в принимающем сегменте УВЧ имеет два радиочастотных канала, подключенных к приемнику.
555
