MSL - Mars Science Laboratory

[Rand]

Qualche foto che mette a confronto Mars Science Laboratory (lancio previsto 2009) con i MER e Sojourner.


Confronto tra le dimensioni delle ruote (da sinistra a destra Sojourner, MER e MSL):




Stesso confronto da un'altra prospettiva:




Confronto tra mockup per avere un idea delle dimensioni relative:




Lander "marziani" recenti messi a confronto:

[Rand]

Fonte di energia

Come si può vedere dal mockup questa missione non userà pannelli solari, ma MMRTG, un generatore termoelettrico a radioisotopi di nuova generazione.

Questo approccio presenta diversi vantaggi:

- Il calore "di scarto" prodotto dal generatore viene utilizzato per mantenere l'elettronica e gli strumenti di bordo alla giusta temperatura. Questa forma di riscaldamento non necessita di energia elettrica, lasciandone cosi' una maggiore quantità disponibile per altri compiti.
- La produzione di energia non dipende dalla latitudine, stagione e dalle condizioni atmosferiche.
- Estremamente affidabile e a lunga durata.

Peso

Da sinistra a destra: lo stadio di viaggio, la backshell, lo stadio di discesa, il rover e lo scudo termico.

- Rover -> 850 kg
- Stadio di discesa (senza propellente) -> 829 Kg
- Propellente per lo stadio di discesa -> 390 Kg
- Scudo termico -> 382 Kg
- Stadio di viaggio (comprensivo del propellente) -> 600 kg
- Backshell (la parte opposta allo scudo termico che completa il tutto) -> 349 kg

Peso totale 3,400 kg

Rientro, discesa ed atterraggio (EDL)

L'EDL di Mars Science Laboratory si differenzia in alcuni aspetti chiave da quello dei predecessori:

- Il sistema di EDL di Mars Science Laboratory è in grado di garantire l'atterraggio in un raggio di 20 Km contro le centinaia di Km dei lander precedenti.
- Il "classico" sistema ad airbag non è in grado di far atterrare in modo sicuro un rover del peso di MSL (senza crescere troppo di peso) ed è stato quindi sostituito da un nuovo sistema denominato " sky-crane", il cui funzionamento è illustrato nell'immagine precedente:

• Il paracadute ha rallentato sufficientemente il veicolo e lo scudo termico è stato espulso.
• Lo stadio di discesa si separa dal backshell.
• Usando i suoi 4 motori direzionabili lo stadio di discesa diminuisce la velocità di caduta e azzera l'effetto di eventuali venti orizzontali.
• Quando la velocità verticale/di caduta è quasi zero il rover viene sganciato dallo stadio di discesa e rimane appeso sotto di esso, nel frattempo le ruote del rover si posizionano nella loro posizione operativa.
• Una volta che il rover ha toccato terra il cavo che lo teneva appeso veine tagliato.
• Lo stadio di discesa si va a schiantare lontano da MSL.

Strumenti

- Mast Camera (Mastcam)

La fotocamera principale del rover (l'equivalente della Pancam dei MER). Consiste in 2 diverse fotocamere montate sull' "albero" che si estende sopra al rover.

Realizzato da: Malin Space Science Systems

Parametri principali

• Altezza dal suolo: circa 2 metri
• Può acquisire video a 720p (1280 by 720 pixel) fino a 10 frame al secondo.
• Può acquisire un panorama a colori completo (a 360°) intorno al rover in meno di 1 ora.
• Elettronica di gestione dedicata che processa le immagini/video senza pesare sul "computer" principale.
• Comprende un buffer dedicato (8 Gigabyte) per immagazzinare le immagini/video prima della loro trasmissione a Terra.
• Capacità di mettere a fuoco tra 2.1 metri e infinito. Dispone di autofocus.
• Le due fotocamere che compongono il sistema hanno una lunghezza focale diversa (34 e 100 mm). Una è adatta ad acquisire immagini a media distanza (come la Pancam), l'altra per studiare il panorama a lunga distanza.
• Utilizza un "Bayer Pattern Filter CCD" ed è quindi in grado di acquisire immagini a colori "veri" in un unico scatto (come le normali macchine fotografiche). Sono comunque disponibili una serie di filtri per acquisire immagini monocromatiche a diverse lunghezze d'onda.
  
  
  

Qui e qui ci sono informazioni più dettagliate.

- Mars Descent Imager (MARDI)

Fotocamera usata per acquisire immagini nel corso della fase di atterraggio del rover, i dati raccolti verranno poi utilizzati per pianificare l'esplorazione nelle fasi iniziali della missione. Anche se non è un obbiettivo primario dello strumento è previsto un successivo uso per aiutare la "guida automatica" del rover e condurre studi geologici.

Realizzato da: Malin Space Science Systems

Parametri principali

• Le immagini sono di dimensione 1600 x 1200 pixel. Verranno acquisite 5 immagini per secondo dal distacco dello scudo termico all'atterraggio.
• La parte elettronica è in comune con MAHLI e Mastcam (vedi MMM Digital Electronics Assembly).
• I dati acquisiti permetteranno di realizzare un video ad alta definizione della discesa del rover su Marte.
• Utilizza un "Bayer Pattern Filter CCD" ed è quindi in grado di acquisire immagini a colori "veri" in un unico scatto (come le normali macchine fotografiche).

Qui e qui maggiori informazioni.

- Mars Hand Lens Imager (MAHLI)

La fotocamera dedicata alle osservazioni ravvicinate. MAHLI è in grado di risolvere particolari fino a 12.5 micrometri e dispone di illuminazione incorporata.

Realizzato da: Malin Space Science Systems

Parametri principali

• Le immagini sono di dimensione 1600 x 1200 pixel.
• La parte elettronica è in comune con MAHLI e Mastcam (vedi MMM Digital Electronics Assembly).
• Oltre alla normale messa a fuoco a 22.5 mm può mettere a fuoco anche a infinito e quindi essere utilizzato anche per ispezionare parti del rover o altro.
• Può acquisire immagini multiple dello stesso obbiettivo e utilizzarle per costruire un immagine "focus-migliore" e una "range map" (focal plane merging).
• L'ottica dispone di una copertura anti-polvere. Se necessario è possibile mettere a fuoco e fotografare anche anche attraverso questa copertura.
• Dispone di 4 led bianchi, divisi in 2 gruppi che possono essere accesi e spenti indipendentemente, e 2 UV. Quelli bianchi servono per illuminare i "bersagli" di notte o se sono in ombra mentre quelli UV per mettere in evidenza eventuali materiali fluorescenti.
• Utilizza un "Bayer Pattern Filter CCD" ed è quindi in grado di acquisire immagini a colori "veri" in un unico scatto (come le normali macchine fotografiche).

Qui e qui maggiori informazioni.

- Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS)

Versione migliorata dell'analogo strumento in dotazione ai MER. Permette di determinare la presenza in una roccia/terreno di alcuni elementi.

Realizzato da: MDA Corporation (finanziato dalla Canadian Space Agency)

Parametri principali

• Posizionato sul braccio robotico.
• Un bersaglio di calibrazione (basaltico) è montato sulla struttura del rover.
• La sensibilità è stata migliorata di un fattore 3 rispetto all'equivalente strumento montato sui MER. E' ora possibile un analisi completa entro circa 3 ore.
• Operabile durante il giorno grazie all'aggiunta di una cella di Peltier che raffredda il sensore di misurazione dei raggi X (temperatura massima per un funzionamento ottimale salita dai -40°C dei MER a -5°C).
• Aumentata la forza della sorgente di raggi X rispetto all'equivalente strumento montato sui MER. Questo aumenta la sensibilità per alcuni elementi.
• Non è presente il canale alpha (non è possibile svolgere analisi spettroscopiche con tecnica RBS).
• E possibile usare delle analisi spettroscopiche di corta durata (circa 10 secondi) per guidare il braccio quando è in prossimità di "oggetti".

Qui maggiori informazioni.

- Chemistry & Camera (ChemCam)

Permette l'analisi spettroscopica a distanza delle rocce/suolo. Funziona emettendo un raggio laser verso il bersaglio prescelto in grado di vaporizzare una piccola quantità di materiale che viene poi analizzata a distanza.

Realizzato da: Los Alamos National Laboratory e Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements (CESR). Contributi importanti di JPL, Ocean Optics Inc. e del Commissariat a l'Energie Atomique.

Parametri principali

• Costituito da due parti: una sull' "albero" che comprende l'RMI e il telescopio necessario a focalizzare il laser/acquisire la luce risultante e una nel corpo principale del rover che contiene gli spettrografi.
• Ripetendo gli impulsi laser è possibile rimuovere remotamente lo strato di polvere dalle rocce marziane.
• Oltre alla modalità "classica" sopra descritta è possibile utilizzare il telescopio in congiunzione con l'RMI (Remote Micro-Imager) per acquisire immagini molto dettagliate (5-10 volte di più di quanto possibile con le fotocamere dei MER).
• E' possibile analizzare zone molto piccole (meno di 1 mm), altrimenti difficilmente isolabili.
• Basso consumo energetico grazie ai tempi di analisi molto brevi.
  
  
  

Qui maggiori informazioni.

- Chemistry & Mineralogy X-Ray Diffraction (CheMin)

Lo scopo di CheMin è misurare l'abbondanza di vari tipi di minerali nelle rocce/terreno marziano: grazie a queste analisi sarà possibile studiare più nel dettaglio il ruolo che ha avuto l'acqua nella loro formazione e cercare indizi sul fatto che le condizioni ambientali del passato permettessero la formazione della vita.

Realizzato da: ?

Parametri principali

• Posizionato all'interno del corpo del rover.
• La ruota dei campioni dispone di 27 celle riutilizzabili, a cui si aggiungono 5 che contengono dei materiali di riferimento.
• Un'analisi richiede fino a 10 ore. Si prevede che ognuna verrà effettuata nel corso di due o più notti.
• Non viene offerta la possibilità di conservare un campione già analizzato per una successiva ri-analisi.
  
  
  

Qui sono reperibili maggiori informazioni.

- Sample Analysis at Mars (SAM) Instrument Suite

SAM, che da solo occupa più della metà dello spazio/peso dedicato alla strumentazione scientifica su MSL, è dedicato ad indagare la presenza di composti a base di carbonio (metano incluso) e a esplorare i modi in cui vengono generati e distrutti nell'ambiente marziano. SAM è inoltre in grado di misurare l'abbondanza di altri elementi leggeri associati con la vita quali l'idrogeno, l'ossigeno e l'azoto.

Realizzato da: NASA (Goddard Space Flight Center)

Parametri principali

• Peso: circa 38 Kg.
• Posizionato all'interno del corpo del rover.
• Comprende 3 strumenti uno spettrometro di massa, un gascromatografo e uno spettrometro laser "regolabile".
• Dispone di 74 contenitori (non riutilizzabili a quanto ho capito) per l'analisi di campioni solidi.
• Oltre ai classici campioni solidi può acquisire direttamente campioni gassosi (di atmosfera) senza utilizzare i contenitori.

Qui sono reperibili maggiori informazioni.

- Radiation Assessment Detector (RAD)

Uno dei primi strumenti specificamente realizzati in vista di una futura esplorazione umana, RAD è in grado di misurare tutte le radiazioni ad alta energia "presenti" sulla superficie di Marte.

Questi dati, oltre a permettere di calcolare la dose equivalente a cui gli esploratori umani saranno sottoposti, verranno utilizzati per valutare gli effetti delle radiazioni sulla composizione del suolo e l'ostacolo che rappresentano allo sviluppo/sopravvivenza di eventuali batteri.

Realizzato da: ?

Parametri principali

• Posizionato all'interno al corpo del rover.
• La dimensione è all'incirca quella di un pacchetto da 6 lattine.
• Attivo durante tutta la missione, compreso il viaggio verso Marte. Il piano attuale prevede di monitorare per circa 15 minuti ogni ora.
• Impatto minimo sulla massa del rover: solo 1.56 Kg di peso.
• In grado di rilevare un ampia gamma di radiazioni:
  
  
  

Qui maggiori informazioni.

- Dynamic Albedo of Neutrons (DAN)

Misurando la riflessione di un fascio di neutroni da parte del suolo marziano DAN è in grado di rilevare la presenza di acqua (o in generale materiali contenenti H- e OH-) nelle rocce/terreno fino a 1-2 metri di profondità e di identificare eventuali strati di ghiaccio/acqua.

Realizzato da: Federal Space Agency of Russia

Parametri principali

• 2 modalità di funzionamento: attiva e passiva.
• Quella passiva serve per monitorare il contenuto medio d'acqua del suolo e il "sottofondo" naturale di neutroni.
• In quella attiva il rover emette dei neutroni e misura la riflessione da parte del suolo. Le sensitività varia tra circa l'1% al 0.1/0.3% a seconda della durata delle misurazioni (da meno di 2 minuti a circa 30).
• La profondità di rilevamento è di 1-2 metri.

Qui ci sono i dettagli riguardanti lo strumento.

- Rover Environmental Monitoring Station (REMS)

Come suggerisce il suo nome, REMS è in grado di monitorare l'ambiente nei pressi del rover.

Realizzato da: Centro de Astrobiologia (CAB)

Parametri principali

• Misura pressione atmosferica, umidità, radiazione ultravioletta, velocità e direzione del vento e temperatura dell'aria e del suolo.
• Realizzato per osservazioni sistematiche: acquisisce ogni ora 5 minuti di dati con frequenza 1 Hz. Il ciclo di risveglio/acquisizione/riposo è gestito autonomamente dallo strumento ed è indipendente dal fatto che il rover sia attivo o no.
• Possibilità di definire periodi di acquisizione personalizzati oltre a quelli della modalità automatica.
• In caso durante l'attività siano rilevati eventi atmosferici REMS prolunga autonomamente il periodo di acquisizione.
• I sensori sono disposti su 2 aste montate sull' "albero" dove sono alloggiati anche Mastcam e ChemCam, ad un'altezza dal suolo di circa 1.5 metri...
• ...con l'eccezione di quello relativo agli ultravioletti che è montato sul piano del rover.

Qui ci sono i dettagli riguardanti lo strumento.

- Mars Science Laboratory Entry Descent and Landing Instrument (MEDLI)

Una suite di sensori integrata nello scudo termico al fine di acquisire dati sulle sue caratteristiche aerodinamiche e termiche durante l'EDL. I dati acquisiti verranno utilizzati nella progettazione di future missioni verso Marte.

Realizzato da: NASA (in particolare i centri di ricerca Langley e Ames)

Parametri principali

• Costituito da 2 sottosistemi: MISP e MEADS.
• MISP (MEDLI Integrated Sensor Plugs) è composto da 2 tipi di sensori: termocoppie e sensori di "recessione". Lo scopo è quello di misurare come varia la temperatura a diverse profondità dello scudo termico e l'andamento temporale della sua ablazione.
• MEADS (Mars Entry Atmospheric Data System) è composto da sensori di pressione disposti "a croce". Lo scopo è misurare l'orientamento dello stadio di discesa durante l'EDL.
• Il peso totale del sistema è di 15 Kg, di cui 2.5 Kg sull'aeroshell e 12.5 Kg sullo scudo termico (dove però l'aumento di massa è controbilanciato dal fatto che è possibile eliminare la stessa massa di zavorra).
• I dati vengono acquisiti vengono trasferiti a MSL che li trasmette a Terra una volta operativo dopo l'atterraggio.

Qui e qui ci sono i dettagli riguardanti lo strumento.

Componenti interni

- MMM Digital Electronics Assembly (DEA)

Il DEA interfaccia gli strumenti Mastcam, MAHLI e MARDI con il resto del rover, è in grado di processare in tempo reale le immagini ed eventualmente comprimerle in JPEG.

Realizzato da: Malin Space Science Systems

Parametri principali

• Effettua il controllo dei meccanismi delle fotocamere e ne gestisce l'auto-focus e l'auto-esposizione.
• Composto da 4 "fette" identiche, una per fotocamera.
• Ognuna di queste "fette" dispone di 8 Gigabyte di NAND Flash e di 128 Megabyte di SDRAM.
• Capace di acquisire pixel alla velocità massima di 10 Megapixel/s, equivalenti ad un video a risoluzione 720p (1280×720) a 10fps.
• Può comprimere le immagini acquisite in JPEG in tempo reale ed è in grado di effettuare una compressione lossless di tipo "first-difference predictive".

Qui sono disponibili maggiori informazioni.

[Paganetor]

figata!

ho letto le caratteristiche degli strumenti di bordo su wikipedia: direi che per molti aspetti è un GROSSO passo avanti rispetto ai modelli precedenti!!!

[gpc]

E' un bel bestione, ci sarà da divertirsi...

[Rand]

MSL è stato rimandato al 2011 a causa di un ritardo nella consegna degli attuatori.

Essendo questi fondamentali per la riuscita della missione (un rover con le parti mobili che non funzionano non è molto utile) si è scelto di rimandare il lancio alla finestra utile successiva (2009 -> 2011):

It was a lengthy press briefing today, with the four bigwigs on the press panel being exceptionally long-winded. Here's the short version, which I'll follow up with more detail.

* Unanticipated problems, principally with the motors and gearboxes (collectively called "actuators") needed to drive every moving part of the rover, have resulted in there simply not being enough time to prepare MSL for the planned October 2009 launch period.
* In particular, life cycle testing has not even begun for the actuators yet. Since MSL is planned to be a very long-lived mission, this is an unacceptable situation.
* A few-month delay would (probably) have been sufficient, but because Mars launch opportunities occur only about every 26 months, the only option was to delay to 2011.
* The added two years will be used to solve problems and to do additional testing; no substantive modifications to payload capabilities (i.e. adding instruments) will be permitted. The time will also be beneficial to incorporate lessons learned from the difficulties with sample handling experienced by Phoenix.
* The additional cost of the two-year delay is $300 to 400 million, resulting in a total life cycle cost of $2.2 to 2.3 billion.
* They believe the cost can be absorbed without canceling any planned missions, but "a delay to a major planetary mission" is likely. They will look within the Mars program for money first and then widen it to the rest of the planetary program.
* Looking beyond MSL to future Mars exploration, particularly Mars sample return, Ed Weiler announced a handshake agreement with his counterpart at ESA, David Southwood, to work together so that the future of Mars exploration will be a joint program between NASA and ESA.

C'è però anche una buona notizia: per gestire la crescente complessità e i costi delle missioni verso Marte, ESA e NASA hanno annunciato una più stretta collaborazione:

Amid the lengthy discussion of cost overruns and schedule delays on Mars Science Laboratory came a surprise announcement that is as important as it is welcome: NASA and ESA administrators have agreed in principle to cooperate on future Mars exploration, rather than continue developing separate Mars programs. I wanted to go back and transcribe exactly what Ed Weiler said about this, because it's important.
...

OK, here's what Weiler said at today's press briefing:

The delay will mean something else. It's an opportunity. David Southwood, who is the director of science at ESA, my counterpart there, back in July we had our annual bilateral meeting. David and I in a private meeting started chatting about the fact that they had now orbited Mars, they have a very successful Mars mission right now. They have large ideas of what they'd like to do. But as is the case in the United States, these missions get more and more expensive. The easy stuff has been done....when you get into orbiting and landing things, that's when it gets tough, and it gets expensive. So David and I sort of talked about the possibility that maybe we ought to think about NASA and ESA getting together and come up with one Mars architecture, one Mars program for the Earth, so to speak. So we started talking about that, he took that back to the European Space Agency. Just by curiosity we had another meeting yesterday, just before this about the final decision here, and I shared this information with him. He has now gotten approval, and I am allowed to say this, that in the future NASA and ESA are going to work together to come up with a European-U.S. Mars architecture. That is, missions won't be NASA missions, they won't be ESA missions, they will be joint missions. We need to work together. We'll never, ever do a sample return mission unless we work together. We both have the same goals scientifically; we want to get our science communities together and start laying out an architecture. We now have that time, for all the wrong reasons, but we now have that time. We don't have to rush to come up with some idea for 2016. They've got some ideas, we've got some ideas. Let's work together. We know how to land things on Mars; they know how to orbit things on Mars. They have launch vehicles, we have launch vehicles. So this makes eminent sense to both of us. We have committed to each other to get our communities to start working toward that goal.

Later on, he was asked a followup question, and he said:

There isn't a lot of meat on the bone, other than that David and I at the top of our two science agencies have agreed that we [can't] keep fooling ourselves. Nationalism is great; it's nice to put our logos on our missions. But these missions are getting complex and expensive. We have the same scientific goals. They want to send rovers to Mars, they want to do a sample return, they want to search for life. The goals -- not surprisingly, Western Europe and the United States seem to think alike when it comes to science on Mars. Isn't this the right time, especially now, considering that the 2016 mission ideas are now up in the air because those missions will be impacted. ESA has some ideas for a mission in 2016. We could probably do a heck of a lot better mission if we did it together than if we continued to compete with each other. We've got technologies and know-how that they don't; they've got technologies and know-how that are special. Let's work together. What a thought. This just solidified -- we kind of reached the decision without much thought -- it was kind of a no-brainer yesterday, as I reflected to Dave what we were about to tell you today.

David and I are both realists; we recognize that scientists will like to say that missions cost X, and by the time engineers touch them, they're X times 2 and by the time cost analysts get involved it's X [times] 3. A sample return mission is not going to be done for three billion or four billion. That's like saying JWST can be done for a billion. When the experts look at a sample return mission the number comes out to between six and eight billion dollars. And that's not surprising what our rover's going to cost. ... David and I agree ... that we ought to do it together, as a U.S.-western European mission. And it's probably in the early 2020s.

si parla in particolare del fatto che le future missioni verso Marte verranno sviluppate in cooperazione. Seppure non detto esplicitamente la dichiarazione suggerisce abbastanza apertamente una collaborazione riguardo ExoMars.

[Marko91]

Molto dispiaciuto per il rinvio della missione. Speriamo che il MSL sia duraturo come Spirit e Opportunity.
Molto interessante la parte sulle unione delle forze tra ESA e Nasa per l'esplorazione marziani. Esiste un motivo perche' non esista un'agenzia spaziale internazionale?

[drakend]

Sono completamente contrario all'uso dell'atomo come fonte di energia: il nucleare è pericoloso e non va usato a prescindere. Si può usare l'energia solare, altrimenti ciccia.

[gpc]

Originariamente inviato da drakend

Sono completamente contrario all'uso dell'atomo come fonte di energia: il nucleare è pericoloso e non va usato a prescindere. Si può usare l'energia solare, altrimenti ciccia.

ma che scemenza, scusami eh

[gabi.2437]

Originariamente inviato da drakend

Sono completamente contrario all'uso dell'atomo come fonte di energia: il nucleare è pericoloso e non va usato a prescindere. Si può usare l'energia solare, altrimenti ciccia.

Eh? Ma LOL

Manco sai di cosa stai parlando, siamo rimasti al "nucleare pericoloso omg" senza saper minimamente qualcosa sull'argomento...

[Rand]

Originariamente inviato da drakend

Sono completamente contrario all'uso dell'atomo come fonte di energia: il nucleare è pericoloso e non va usato a prescindere. Si può usare l'energia solare, altrimenti ciccia.

Vengono usati degli RTG, che sono appositamente progettati a resistere a un esplosione del razzo che porta la sonda in orbita e a un eventuale rientro incontrollato in atmosfera.

The failure of the Apollo 13 mission in April 1970 meant that the Lunar Module reentered the atmosphere carrying an RTG and burnt up over Fiji. It carried a SNAP-27 RTG containing 44,500 curies (1,650 TBq) of plutonium dioxide which survived reentry into the Earth's atmosphere intact, as it was designed to do, the trajectory being arranged so that it would plunge into 6-9 kilometers of water in the Tonga trench in the Pacific Ocean. The absence of plutonium 238 contamination in atmospheric and seawater sampling confirmed the assumption that the cask is intact on the seabed. The cask is expected to contain the fuel for at least 10 half-lives (i.e. 870 years). The US Department of Energy has conducted seawater tests and determined that the graphite casing, which was designed to withstand reentry, is stable and no release of plutonium should occur. Subsequent investigations have found no increase in the natural background radiation in the area. The Apollo 13 accident represents an extreme scenario due to the high re-entry velocities of the craft returning from cislunar space. This accident has served to validate the design of later-generation RTGs as highly safe.

To minimize the risk of the radioactive material being released, the fuel is stored in individual modular units with their own heat shielding. They are surrounded by a layer of iridium metal and encased in high-strength graphite blocks. These two materials are corrosion and heat-resistant. Surrounding the graphite blocks is an aeroshell, designed to protect the entire assembly against the heat of reentering the earth's atmosphere. The plutonium fuel is also stored in a ceramic form that is heat-resistant, minimising the risk of vaporization and aerosolization. The ceramic is also highly insoluble.

Quello che proponi tu renderebbe praticamente impossibile qualunque missione oltre Giove.

Originariamente inviato da Marko91

Molto dispiaciuto per il rinvio della missione. Speriamo che il MSL sia duraturo come Spirit e Opportunity.
Molto interessante la parte sulle unione delle forze tra ESA e Nasa per l'esplorazione marziani. Esiste un motivo perche' non esista un'agenzia spaziale internazionale?

A livello di "razzi" averne uno proprio è di importanza strategica per questioni militari. A livello di sonde penso sia semplicemente difficile mettere d'accordo tutte gli interessi (politici e industriali) in gioco, già ora comunque è pratica comune che diversi strumenti in una missione siano di "origine internazionale".

[Rand]

"Rubato" da unmannedspaceflight un po' di risposte sul sistema Skycrane da un ingegnere che ci lavora (tutte le opinioni sono sue e non la posizione ufficiale di NASA/JPL/Caltech):

The skycrane maneuver still fascinates me, but I am confident it will be a mature and well-understood system by the time of EDL.

Apparently I exceeded the quote count limit for replies so ... I will respond to Oersted's questions by italicizing his questions ...

Despite our slip, I think the terminal descent & skycrane maneuver part of EDL (the guidance and control algorithms, the propulsion, the bridle and umbilical device (BUD), radar, the throttle valves and control on the descent stage) are all in pretty good shape at the moment (compared with the rover). EDL & skycrane was pretty much on track for '09. Which is not to say that we do not have a lot of work to go. So like you Oersted, I also feel that we will have a mature and well-understood system by the time of EDL. Ironically this EDL system (at least has the potential) of being easier to prove than MER and MPF. It is very similar to how we proved Phoenix's EDL.

Even more confident after the perfect Phoenix landing, where the engineers said they were sure all would go well after the radar had acquired the surface. After that the descent would just "go on rails", they said, or words to that effect.

I don't recall who said that, but there was some truth to that. On MPL and Phoenix, we used a radar altimeter/velocimeter that was not expressly designed for a high altitude / high speed near-vertical descent. In the years prior to landing Phoenix, we had some difficulty getting it to work the way we wanted it to work. But with tweaking we finally did.

It would be neat if the lander/skycrane itself could fly off and make a soft landing with its remaining fuel. There will now be to years extra for coding, so maybe a little proggie can be made for the skycrane computer that could try to effect that? Why would it be interesting to land softly? Maybe to scour some trenches that the rover could visit... Then again, a crashing lander should make a nice big hole on its own. smile.gif

hmmm.... you are not the first to suggest that we try for a soft descent stage landing, Oersted. While that would not be impossible to consider, it would be a lot of work and as you know (and MSL folks know all too well) time is money. However I will be more than happy to tease my friend Jeff about it (he's one of the main developers of the code that controls the "flyaway" mode of the descent stage).

From what I understood there are four main reasons for using the skycrane maneuver: 1) A parachute/airbag combo cannot deliver such a heavy system to the ground safely.

I saw some great answers above, but I will throw in my 2 cents.
I would say that parachute/unthrottled solid rocket/airbag combo cannot deliver such a heavy system to the ground safely.

As you might recall in one of the MER NOVA specials (where Dan Maas made a cool but terrifying animation of a high horizontal velocity landing that tore the airbags to shreds), the MER combo (even with the TIRS and DIMES add-on) resulted in uncomfortably high horizontal ("tangential") impact velocity and could also threaten the "normal" impact velocity airbag capability envelope. We found on MER that as the mass of the landed stuff increased, even with larger airbags, given available fabric strength we also needed to reduce the impact velocity. We found that we could not do that with a (unthrottlable) solid rocket propulsion system. If we were to swap the RAD and TIRS motors with a throttled liquid propulsion system, we COULD land with larger airbags (because the throttled system gives you a LOT more velocity control). However once you do that you now have the ability to control and reduce the touchdown velocity to the point that you really don't need airbags, nor a lander nor a righting systems (like the MPF/MER petals). In fact you can land on your wheels ...

But that pesky parachute is still hanging on trying to yank the prop system this way and that ... (it gave us fits on MER) .. what if we ditch the parachute like Phoenix does?

Viola .. you get MSL's EDL system.

You might recall picts of the old 2003 Mars Sample Return Lander that was being considered in the late 1990s (prior to the loss of MPL). It was basically an oversized Viking lander (same as Phoenix except that the descent engines were throttled rather than the pulse mode used by Phoenix). We were trying to use that lander design to land a large (MER-sized) rover on top of its upper equipment deck. The only trouble was that we needed a lot of heavy ramp hardware to get that rover down about a meter off of that deck down to the surface of Mars. (If your rover is still a meter above the surface of Mars, you really can't say that you have landed yet.)

2) The complexities of opening up a parachute can be avoided (deployment, squidding, shredding and other chaotic events).

Dang it. We can't seem to get away from needing a heatshield AND a parachute (or to be precise, some type of a supersonic decelerator). Until we invent something like a "supersonic tension cone" or "supersonic retro-propulsion" we are stuck with at least one parachute. I think the latter inventions are probably required in order to land really big things - like people.

3) A skycrane maneuver presents the guidance computers with just a two-module pendular movement, not a three-module movement as in parachute-backshell-lander. Is that really a big issue, though, with present-day computational powers?

It turned out not to be an issue. Ironically, it was initial worry about the two-body & pendulum modes that gave a lot of people concern about the skycrane architecture when we first proposed it in early 2000. What we learned on MER (with its 3-body dynamics) is that damping the pendulum dynamics with a closed loop might not be so hard. Sure enough, when this architecture came up again in 2002 further analysis showed that damping the dynamics was a lot more straight forward than we initially thought. (Do an experiment ... suspend a yo-yo on the end of its string. Hang on tight and with your eyes closed have someone induce a swinging motion of the yo-yo .... with your eyes still closed see how fast you can move your hand right, left, front and back to try to stop the swing motion. You might be surprised at how quickly you can do it. You should be able to do in less than 4 seconds.)

The rover's computer can easily do the same thing as your hand. It uses its inertial measurement unit on the descent stage to feel the same forces your fingers feel - completely inertially ... no strain gauges or load cells required!

4) The lander/skycrane rockets will not impinge too much on the rover as it is lowered to the surface.

That is correct. Like MER and MPF, we needed to cant the rocket nozzles to prevent impingement on the rover. You might ask, why not leave the thrust UNDER the rover (like the pallet lander design option)? There are two answers, the first is that our fuel tanks take a lot of space and could not fit inside the pallet lander. The second is that, despite what you think you know about landing rockets "tail first" (with the thrusters close to the surface: like Buck Rogers, Apollo, Viking, DC-X and Phoenix), you might be surprised that there are a lot of interesting technical challenges with putting thrusters so close to the surface. (Did you know that the Apollo landers each sent a cloud of lunar dust particles into lunar orbit during each landing? The command module flew through that fine cloud.) While not insurmountable, it does present some interesting challenges. For example, to overcome ground effects of the thrusters, we had to land Phoenix about 5 times faster than the MSL rover will touch down. (Knowing we were going to landing Phoenix on a flat tundra-like surface made our EDL job a lot easier.) There are some advantages to keeping your thrusters a few meters above the ground.

I have a few questions regarding the maneuver though, maybe someone can clear them up.

Will the bridle deployment be part of the soft-landing effort? - I.e. will the speed of deployment be used to control landing speed together with the rocket firings? - It seems to me that bridle deployment will be completed before touchdown, though, but I just want to know if bridle deployment has ever been considered a means of controlling touchdown speed.

great question ... we considered using the bridle deployment as a touchdown aid for a long time before we decided that it was too complex. We time the start of the deployment phase so that the mobility system and the bridle deployment are all completed prior to landing. This made testing a lot easier too.

Will the bridle deployment be undertaking during descent or in a hover phase? I guess it is more complicated during descent due to wind forces, but waiting until a steady hover has been achieved will consume more fuel, of course.

We wait until the vehicle is descending vertically at a constant velocity (and at the correct estimated height) before the rover is released and is lowered on the bridle. It does take a bit more fuel but not a lot.

Will only radar be used during descent, or will there also be a photographic system to determine drift (as with MER) and possible nature of the landing site? Will the skycrane be equipped to actively try to avoid rocks and unsuitable terrain and translate horizontally in an Armstrong-esque fashion, if necessary?

Not on this mission. The combination of a small landing area (made possible by the Apollo-like Earth-entry closed loop guidance), the wonderful MRO imaging and 3-D reconstruction of the landing sites plus MSLs very slow and safe landing on wheels allows us to land safely with the rover's "eyes closed" with very high probability. (MSL Rover can land on surfaces steeper and rockier than any prior Mars lander.) MSL can land on slopes as steep as 20 deg (or more) and can land on 50 cm high rocks. Even MER and MPF could not do that it's first bounce.

COULD we add a camera and do terminal hazard assessment and avoidance in real time? Maybe. But that is a lot of work that we really do not need to do right now. Maybe someday if we were to do this again and we wanted to land on more challenging terrain (and to be sure, there is a lot of that kind of terrain on Mars) we could do terrain-relative navigation and use on-board maps to land on a-priori safe sites (my personal preference). Maybe.

[Rand]

Articolo che parla dei motivi tecnici del ritardo si MSL. Un paio di estratti:

After the success of MER, JPL engineers dreamed big. Talking to planetary scientists, they heard concerns about the relatively small areas of Mars where the MER rovers could land. MER was restricted to within 15 degrees of the equator because it needed solar power to survive, and required moderate temperatures for its stainless steel actuator motors. Scientists wanted more of the planet to be available: some of the most geologically interesting landing sites were outside the equatorial landing envelope (for example, possible delta deposits had been spotted by orbital imagery nearly 30 degrees south of the equator). JPL engineers looked into what they could do to get MSL into these challenging landing sites.

One of the first restrictions they sought to lift was that surrounding the MER lubrication system. Actuators on MER used a “wet lubrication” system to enable motors to move joints, instruments, and other components. This lubrication system was suspect in the very cold temperatures further from the Martian equator. MSL was to get a brand new type of lubrication—a dry, titanium-based actuator system—in order for it to operate in really low latitudes, up to 35 degrees south of the equator. In 2006, the JPL engineers got to work on testing out their ideas.

By 2007–08, as the launch date drew closer, things were not working out with the new actuators. Required braking and torques were not being achieved with the new dry lubricants. A decision to change course had to be made, because work was being held up on other components that relied on the actuators.

A total of 51 actuators and 54 stand-alone motors are required for MSL, including both engineering models and the flight models that will launch with the rover2. These are spread throughout the rover. JPL outsourced the work to a highly capable company, Aeroflex of Long Island2, which has historically produced actuators for space missions very successfully.

In 2008, a decision was finally made to change back to the old “wet type” stainless steel actuators, and the order was passed to Aeroflex. But the actuator redesign set back actuator development by about nine months2. As it turned out, this change of course came too late. Despite their best efforts, including working double and triple shifts, Aeroflex was not able to deal with such a large order of such complex components while maintaining schedule and quality2. By October 2008, this was becoming apparent to Doug McCuistion, the head of the Mars Exploration Program (MEP) and NASA HQ, who managed the purse strings for the MSL budget.

MSL has been billed as the most capable scientific mission every sent to another planet. Almost every instrument is a unique, cutting-edge item never used before on a space mission. Sample Analysis at Mars (SAM) is the heart of the sample analysis suite: it takes small amounts of rock or soil collected by the rover arm and runs it through a gas chromatograph, a quadrupole mass spectrometer, and a tunable laser spectrometer to completely determine the chemical (and especially organic) content of the sample. For those following the Phoenix instrument last year, NASA has recently found out how challenging this sort of work is. SAM is the instrument the Phoenix team would have loved to have onboard, but that’s the difference between a Scout and a Flagship mission.

CHEMCAM is a laser used to burn into rocks and detect plasma lines emitted by excited electrons and thus tell the chemistry of rocks at a distance. CHEMIN is an ingeniously miniaturized x-ray diffractometer that will determine the mineralogy of rocks and soil collected by the rover arm. Then there are an array of cameras: a descent imager (MARDI), a hand lens (MAHLI,) and panoramic camera (MASTCAM). There is a Russian-built neutron detector (DAN), and a Spanish-built atmospheric monitoring package (REMS). For future Martian astronauts, there is a radiation detector designed to monitor the Martian radiation environment (RAD). An old standby with a large heritage from Pathfinder and MER, the Alpha Proton X-Ray Spectrometer (APXS), is also mounted on the MSL robot arm.

[marco XP2400+]

http://en.wikipedia.org/wiki/Compari...he_Mars_rovers

quali sono i criteri con il quale si scelgono le cpu
per questi progetti??
perchè ad esempio il processo produttivo 250nm foto litografia non viene considerato superato???
grazie

[gpc]

Originariamente inviato da marco XP2400+

http://en.wikipedia.org/wiki/Compari...he_Mars_rovers

quali sono i criteri con il quale si scelgono le cpu
per questi progetti??
perchè ad esempio il processo produttivo 250nm foto litografia non viene considerato superato???
grazie

Per ragioni di radiation hardening: in maniera molto terra terra, più i transistor sono grossi, meno sono danneggiati dalle radiazioni.

[Rand]

[gpc]

porca boia che bestione, è grande come un'auto...

[Norbrek™]

Questo qua smuoverà dune intere, altro che problemi con insabbiamenti vari, peccato per il ritardo!

Originariamente inviato da drakend

Sono completamente contrario all'uso dell'atomo come fonte di energia: il nucleare è pericoloso e non va usato a prescindere. Si può usare l'energia solare, altrimenti ciccia.

ehm...dico solo una cosa...LOL

[Rand]

Non è nuovissima, ma personalmente non l'avevo mai vista:

http://mars.jpl.nasa.gov/msl/spotlig...20081119_1.gif

[Rand]

Qualche altra immagine:

http://mars.jpl.nasa.gov/msl/spotlig...112_MSL_30.jpg

http://mars.jpl.nasa.gov/msl/spotlig...112_MSL_31.jpg

http://mars.jpl.nasa.gov/msl/spotlig...112_MSL_35.jpg

[Rand]

http://mars.jpl.nasa.gov/msl/spotlig...20081119_3.gif

http://mars.jpl.nasa.gov/msl/spotlig...20081119_2.gif