|
Technika a marsjr mgtt
2005.11.07. 14:58
Technika a marsjr mgtt

A marsjr gyakorlatilag egy mobil geolgiai laboratrium. Eldjvel szemben igazi gigsz; a Mars Pathfinder kldetsnl hasznlt Sojourner robot mindssze 65 centi hossz s 10 kg volt. A Rver ezzel szemben msfl mter magas, 230 centi hossz s 160 centi szles, tmege 174 kg. Testnek anyaga mhsejtszer kompozit, melyet arannyal s a Stardust misszinl stksporelfogsra hasznlt aerogllel szigeteltek. Htn hromszg alak felszerelsdoboz van, hrom antennval, a f kamerallvnnyal s a kihajthat napelemekkel. A napelemek nagysga 1,3 ngyzetmter, melyek 140 watt teljestmnyt termelnek a mszerek szmra melyet a Rover a mobiltelefonoknl is alkalmazott ltium-ion akkumultoraiban trol. Sajnos a napcellk teljestmnye a 90 naposra tervezett kldets vgre a por s az vszakvltozs miatt kzel felre, vagy az al fog cskkeni.
 A Rover kldets vezetje Pete Theisinger (balra) Dick Cheney alelnk trsasgban a marsjr letnagysg modellje mellett Az akkumultorok s ms, a marsi hidegre rzkeny eszkzk a testen bell helyezkednek el. Az jszakai hmrsklet a vrs bolygn -105 fokra is cskkenhet, de az akkumultorok -20 fok alatt nem tudnak ramot szolgltatni, s 0 fok alatt nem tlthetk jra. A melegts elektromos fttesttel, nyolc rdiizotpos melegtvel s az elektronikus eszkzk sajt hjvel trtnik. A rdiizotpok mindegyike 2,7 gramm, gondosan grafitba csomagolt plutnium-dioxidot tartalmaz, melyek mrete kb. akkora mint a ceruzk vgn lv radrdarab, s egy watt ht tudnak generlni. A technolgit a raktaindtsnl s az rkezsnl fellp erhatsok figyelembevtelvel mr tbbszr teszteltk, s mr a Mars Pathfinder kldetsnl is alkalmaztk melegtsre. A marsjr "agya" a testben van, s egy VME (Versa Module Europa) buszon keresztl tartja a kapcsolatot a motorokkal, a tudomnyos mszerekkel s a kommunikcis egysgekkel. A szmtgp maga egy 32 bites, 20 MHz-es Rad 6000 mikroprocesszor. Ez a Machintosh szmtgpekben is hasznlt PowerPC chip mdostott vltozata, melyet felksztettek a magas sugrzsra. A szmtgp specilis memrijnak is ki kell brnia a Nap erejt, kapacitsa egy mai tlagos irodai szmtgppel egyezik meg: 128 MB hibatr DRAM, 256 MB flash s 3 MB EEPROM van benne a nem trld adatok szmra. Ugyan kevsnek tnhet, de ez a '97-es Pathfinder kldetsnl krlnz Sojourner Rover ezerszerese, msrszt mint ksbb kiderl, messze nem ez az adatgyjtst befolysol "szk keresztmetszet".
 A Rover fellnzetben A szmtgp ndiagnosztikja folyamatos, llandan figyeli a hmrskletet, az ramtermelst, az akkumultorok trolta energit, felkszl s temezi a kommunikcis idszakokat. A bonyolultabb tevkenysgek, mint a fnykpezs, a mozgs vagy a tudomnyos mszerek hasznlata kzvetlenl a fldi csapat irnytsa alatt vannak. Mint a NASA minden bolygkzi kldetse esetn, a kommunikci a Rover misszinl is a "Deep Space Network"-n (Mlyri Hlzat) keresztl zajlik. A marsjr kzvetlenl a Flddel, vagy a Mars krl kering mholdakat tjtsz llomsnak hasznlva is kpes kommuniklni. A legnagyobb problmt a tvolsg okozza: mg a fnynek is 8 percbe tellik odarni, radsul ez - az tvihet adatok mennyisgt ersen cskkentve - 2004 janurja s prilisa kztt 65 szzalkkal nvekedni is fog. A Deep Space Network 2003 december 24-n volt 40 ves, s hrom, a Fld tellenes pontjain elhelyezked rdiantenna-rendszerbl ll, gy valamelyik helyrl a Fld brmely helyzetben rltni a kvnt pozcira. Ezek a kaliforniai Mojave sivatagban, Madrid mellett s az ausztrliai Canberrban vannak. Mindegyik egy 70 mteres nagy antennval, kt 34 mteres kisebb antennval illetve egyb mszerekkel van elltva, s folyamatosan kapcsolatban llnak a NASA pasadenai Sugrhajtm Laboratriumval. rdemes megjegyezni, hogy Krmn Tdor itt hajtotta vgre az els sugrhajtm-ksrleteket, ezrt a marsjr sajttjkoztatinak helyet ad nagyterem az nevt viseli. A direktben a marsjrrl a Fldre sugrozhat adatok sebessge 3500 s 12 000 bit/msodperc kztt van, ez egy tlagos telefonos modem svszlessgnek tizede/egyharmada. A Mars krli plyn kering mhold fel ennl jval nagyobb, konstans 128 000 bit/s sebessgre is kpes (dul ISDN sebessg), ezt azonban csak rvid ideig teheti meg, mivel naponta mindssze nyolc percig megfelel az objektum helyzete. Ez alatt az id alatt mintegy 6 megabjtnyi adatot tud tovbbtani, ami msklnben tbb rba is beletelne. Az energiamegtakarts s az extrm hmrskleti viszonyok miatt a kzvetlen fldi kapcsolat egy viszonylag szk idsvban, naponta hrom rn t llhat fenn, habr a rltsi idtartam jval nagyobb.
 A Spiriten egy a Columbia rhajsaira emlkeztet plakettet is elhelyeztek A Marssal egytt a Rover is forog. Egy marsi nap pontosan 24 ra 39 perc s 35 msodperc, egy marsi v 687 fldi nap. A Mars krli plyrl a Fld naponta 16 rn t lthat, de a mhold nemcsak ezrt tud tbb adatot kldeni, hanem mivel a - marsjrnl nagyobb - napelemeit tovbb sti a nap, antennja is hosszabb ideig zemelhet. A marsjr htn sszesen ngy antenna van: kis, kzp s nagyfrekvencis plusz egy UHF a rvidtv kommunikcira. A kisfrekvencis brmely irnyba kpes jeleket adni s venni, mg a nagy csak egy szk sugrban, de jval nagyobb tviteli sebessggel tud kommuniklni. A Mars krl jelenleg kt amerikai mhold, a Mars Odyssey s a Mars Global Surveyor kering. Amikor a Rover tjszllomsnak hasznlja ezeket, velk UHF antennval kommunikl. A kzphullm antenna csak a bolyg megkzeltse kzben volt fontos, a felsznen nincs hasznlatban.
 A sztere kamerk kpe igazn csak specilis szemveggel lvezhet Az tlagemberek szmra legltvnyosabb eredmnyeket a Rover panormakamerja biztostja. Ez valjban kt nagyfelbonts szterekamerbl ll, s a kpek nemcsak szpek, hanem a tudsok is ezekbl a felvtelekbl tudjk megllaptani, hogy melyik szikla vagy kdarab vizsglata jelenthet elrelpst a f cl, a hajdanvolt vz ltnek bizonytsban. A kt lencse a talajtl msfl mterre s egymstl 30 centire van, s 14 klnbz szr segti az elemzsek elksztst. A szemek felbontsa els hallsra megdbbenten kicsi, mindssze 1028x1028 pixel, azaz egy megapixel. Ez egy mai olcs digitlis fnykpezgp tudsnak felel meg, de persze hiba lenne ebbl kvetkeztetseket levonni. A CCD technolgit 1969-ben fejlesztettk ki, de hossz id telt el, mire hasznlhatan kicsire sikerlt zsugortani. A mai digitlis fnykpezgp-gyrtshoz szksges tuds alapjait a NASA fektette le. Az els nagy mrfldk a 800x800 pixel elrse volt - ekkort ptettek be a Hubble teleszkpba. A fnykpezgp kalibrlsra egy klnleges eszkz, a "Sundial" szolgl, mely a Rover testn van. Ennek sarkaiban sznes ngyzetek, a kzps bot krl pedig rnykos terletek vannak. A kldets sorn tbbszr is lefotzva, az errl kszlt felvtelekhez hasonltva tudjk a fldi szakemberek viszonytani a kpek fnyessgt.
 A SunDial; a bal oldali kpen dl van, a jobb oldalin dlutn. A szln lv sznek segtik a panormakamera pontos belltst A ma digitlis fnykpezgpet vsrl emberek tbbsge a megapixeleket nzi, de a NASA technolgija is mutatja, hogy igazn az optika szmt. A marsjrban lv fnykpezgp nagyjbl a forgalomban is kaphat Casio vagy Pentax kszlkekben lv technikhoz hasonlthat, persze a tmegtermelsben gyrtott termkeknl jval finomabb minsg. A legfbb klnbsg a fnyrzkel lapka, a CCD nagysga. A flprofi kategriba sorolhat Sony DSC-F717-nl 5,2 milli rzkelszem (azaz 5 megapixel) van egy 8,8x6,6 millimteres lapkn. A Pancam CCD-je ezzel szemben egymillit tartalmaz 12x12 millimteren, teht mindegyik kzel ngyszer akkora, mint a Sony rzkelje. A fogyaszti piacon az 5 megapixeles fnykpezgpek fnyrzkeny chipje gyakran ugyanakkora mint a 3 MP-es vltozatok - egyszeren tbb pixelt zsfolnak ssze azonos mret helyre. Mivel a kisebb pixel kevsb fnyrzkeny, ez megltszik a minsgen is. A fny pontos fkuszlshoz jobb minsg lencse kell, s ha ez nem teljesl, hiba a sok rzkel mivel az egyms melletti pontokba jut informci megegyezik, ugyanazt rzkelik, mintha kisebb felbonts lenne a CCD.
; A Spirit panormakamerjval ksztett felvtel - egrrel elhzhat! Forrs: CsaTolna Egyeslet A NASA mrnkeinek kzlse szerint a kamerk ltal biztostott kp messze meghaladja az emberi szem kpessgeit, amit nagytsnl lehet igazn szrevenni. A boltokban kaphat digitlis fnykpezgpek egyetlen szrt hasznlnak. Ezzel szemben a Pancam esetben - mivel mint a Hubble rteleszkpnl a gp itt sem rzkel kzvetlenl szneket, csak a fny rnyalatait - szrket hasznlnak. A legegyszerbb esetben hrom felvtelt ksztenek a vizsglt helysznrl, egyet-egyet piros, zld s kk szrvel, majd ezekbl egy specilis szoftverrel sznes felvtelt ksztenek. Ezt javtja mg tovbb a panormakp ksztsnek lehetsge, tbb kp sszekapcsolsa. A lapunkon is lthat panormakpeknl fgglegesen 4, vzszintesen 24 felvtelt raktak ssze, melyek egyttesen akr egy mozivsznon is kielgt minsget adnnak.
Technika a marsjr mgtt2004. janur 28. 02:49, Szerda - Alex
A Rover aljnak elejn s vgn veszlyfigyel kamerk vannak, szintn prban, hogy fekete-fehr felvteleikbl hromdimenzis kpeket lehessen kszteni. Lencsik nagyltszgek, halszemoptikjuk 120 fokot fog t. A fedlzeti navigcis szoftver ltaluk rzkeli az akadlyokat, s vizsglatok esetn ezek segtsgvel trtnik a marsjr mszerekkel megrakott robotkarjnak pozicionlsa is. A navigcis kamera a panormakamerhoz hasonlan legfell van, kpes forogni s blintani. Annak 16 fokos ltszgvel szemben viszont 45 fokos szgben lt, de nincsenek rajta szrk a sznes felvtelekhez. Mint neve is mutatja, elssorban a tjkozdshoz van r szksg, j pozici elrsekor gyorsan kszthet vele a krnyez tjrl kis svszlessgignnyel is a Fldre tovbbthat panormakp. A fldi mrnkcsapat ezek elemzse utn tudja eldnteni merre kldje a robotot - habr most, a kldets elejn inkbb nem mozgatjk sehova.
 A Mars a panormakamera lencsjn t - klikk a kpre a nagytshoz A hatkerek Rover akr 45 fokos lejtt is kpes lekzdeni brmely irnyban (habr a szmtgp 30 foknl nagyobb dls esetn leszablyoz), s kerekeinl nagyobb, 26 centis sziklkon is tmegy. Az els s a hts kerekek fggetlen motorja miatt helyben is meg tud fordulni, nehz terepen maximlis sebessge 5 centimter msodpercenknt. Elmletben a Rover naponta 100 mtert is megtehet, de mozgsra csak naponta ngy rja van, mivel a Nap csak ennyi ideig biztost elegend energit. A szikltl sziklig mozgs a fldi irnytktl nagy tvolsgra az idtnyez miatt csak nllan kivitelezhet, mivel egy olyan aut, ahol a "sofr" nem ltja folyamatosan mi van eltte brmikor egy tvolrl nem lthat rsbe zuhanhat. A Rover ezrt rszben egyedl mozog, de kockzatelemz szoftvere tlagosan tzmsodpercenknt meglltja, s csak 40-50 msodperces vizsgldst kveten mozoghat jra. Egy ilyen szakasz alatt krbell 30 centi megttelre kpes. Az elejn s a farnl lv veszlyelemz kamerk kpt 3 mter tvolsgban, 4 mter szlessgben elemzi - utbbi rtk azrt ilyen nagy, mivel a fnykpezgp a testre van rgztve, teht a kamera nem fordulhat el. A Fldrl mondjk meg, pontosan hova menjen, mely adat tartalmazza a tvolsgot s az irnyt, majd hogy utna hol vizsglodjon robotkarjra szerelt mszereivel, de a mdot magt a robot vlasztja ki. Ezenkvl id s megtehet tvolsghatrt is adnak, hogy valamilyen hibs dnts, pldul egy nagy akadly megkerlse miatt vletlenl se veszhessen el a jrm.
 Az eddig Marsot rt expedicik a bolyg kitertett trkpn jellve Egy specilis mrmszer figyeli a helyzett (IMU, Inertial Measurement Unit), a vzszintes, fggleges s oldalmozgst. Ennek segtsgvel tud trben tjkozdni, kivlasztani a megfelel irnyt s minimalizlni a Mars felsznnek egyenetlensgeit. A veszlyelemz kamerk kpe a szmtgpben x,y,z koordintkk alakul, a ltrejv hromdimenzis kpben a felszn egyenetlensgei is le vannak kpezve. A Pathfinder kldetsnl 20 mrs trtnt minden lpsnl, a MER ezzel szemben 6-10 ezer mrst vgez. Akadlyknt a 30 centinl nagyobb trgyakat jelli meg, s a lehetsges rvid utak kzl a legbiztonsgosabbat vlasztja ki. Ahogy megtett egy szakaszt, kpt eltrolja, gy kis id mlva egy 10x10 mteres "vilg" alakul ki szmra, ahol csszs terep, vagy akadly esetn jval knyebben manverezhet. Ez az informci 5 mterenknt trldik, teht ahogy megtette sajt nagysgnak hatszorost, elfelejti, hol volt. A terep adatainak egy rszt trolja, kis rszt pedig elsugrozza a Fldre, ahol szintn trkpet gyrtanak belle. A korltozott svszlessg miatt a mrnkknek dntenik kell, a tudomnyos rtkkel br, vagy a Rover mkdst befolysol adatokat krik le.
 A marsjr technikai rajza A Rover fejrellst giroszkpjai s gyorsulsmri akadlyozzk meg. Vgzetes hiba esetn a fldrl a Pancam is segtsgl hivhat, mely egybknt nem rsze a manverez rendszernek. A Pancam automatikusan meg tudja keresni az gen a Napot, majd 10 percig figyeli, amg az 2,5 fokot elmozdul. Ennek alapjn kiszmolhat, a Rover milyen irnyban ll. Jelenleg a Spirit memriaproblmkkal kzd, az Opportunity pedig alig pr napja szllt le s most kszti els kpeit. Mivel mr eddig is csodlatos j vilgot mutattak be, a nagykznsg figyelmt is fenntart korszakalkot felvtelek mr nem vrhatk tlk, annl inkbb szolglhatnak fontos adatokkal a kutatknak az eljvend Mars expedicik szmra. | |
|