Как Curiosity будет изучать песок

На 61 сол (марсианский день), своего пребывания на Марсе Curiosity впервые зачерпнул своим 7-сантиметровым ковшом горсть песка и приготовился отправить его в глубины своего научного тела. Двухдневная заминка, с обнаруженным на поверхности Марса, куском пластика, приостановила работу, но дело было продолжено.

Для того чтобы подготовить образцы грунта, на манипуляторе расположен специальный прибор CHIMRA (Collection and Handling for In-Situ Martian Rock Analysis). Он представляет собой ковш 4х7 сантиметров, трубку, которая будет отводить каменную крошку от сверла, несколько внутренних емкостей, вибромеханизм и сито, с ячейкой 150 микрон.

После того как ковш зачерпывает грунт, из него берется первая часть образца. Во внутренних полостях CHIMRA она просеивается через сито, чему помогает работа вибромеханизма, лишнее удаляется, а на просеивание отправляется следующая порция. Всего проходит три этапа забора из ковша и просеивания грунта. В результате остается немного порошка необходимой фракции, который и отправляется в грунтоприемник, на теле ровера, а лишнее выбрасывается.

(цвет корректировался NASA)

Едва Curiosity подготовил первый образец, как зачерпнул следующий.

«Вторая попытка» — не случайность. Внутри корпуса марсохода расположено два прибора, для исследования марсианского грунта.
Один из них, Chemistry and Mineralogy instrument или сокращенно ChemIn будет заниматься определением минерального состава марсианских пород.

(баллон со сжатым воздухом, для обдува элементов прибора и очистки от посторонних частичек грунта)

Минеральный состав покажет ученым, в каких условиях возникали породы, а значит, расскажет о геологических периодах в истории Марса. Прежде всего, ученых интересуют те породы, которые формировались при участии воды. Например, гипс содержит воду, а ангидрит, имея тоже химическое строение – нет. Предположительно гипс встречался на пути марсохода Opportunity, но тот не имел на борту необходимого оборудования для точной идентификации.

То есть ChemIn будет искать минеральные подсказки на те условия, которые могли способствовать жизни на Марсе.

ChemIn проводит исследование при помощи рентгеновкого луча толщиной с человеческий волос, направляя его поток на образцы грунта. Результаты будут оцениваться двумя методами.

Первый – это рентгеновская флуоресценция. Образцы, облучаемые рентгеновскими лучами, начнут светиться, и атомы разных веществ будут это делать каждый со своей интенсивностью.
Второй метод – это рентгеновская дифракция. Икс-луч, проходя через кристаллы породы, будет в них отклоняться, под углом, который определяется строением кристаллической решетки минерала. Ученым уже известны дифракционные картины практически всех минералов, поэтому им останется лишь получить результат и сравнить с тем, что они имеют.

Информацию о светимости атомов и дифракционную картину будет снимать специально подготовленная E2V CCD-224 матрица размером 600х600 пикселей и информация с нее будет отправляться на Землю.

Для матрицы оптимальной температурой работы является -60 ° С. Если температура будет выше, то картину будет засорять излучение от нейтронного генератора российского прибора DAN.

Процесс рентгеновского исследования ChemIn обеспечивается при помощи колеса, на котором расположено 32 круглых ячейки под образцы, диаметром 8 мм и толщиной 175 микрон.

На каждом «лепестке» колеса располагается по две ячейки, отличающихся материалом прозрачной стенки, сквозь которую будет попадать луч на минерал. Одна ячейка выполнена из майлара (вика ^[1]), вторая из каптона (вика ^[2]).

Эти пленки отличаются друг от друга по физическим свойствам. Майлар позволяет получить более четкую дифракционную картину, но он чувствителен к вибрации и воздействию кислоты. Каптон более надежен и долговечен, но вносит свой «шум» в дифракционную картину, который особенно помешает при изучении глинистых минералов.
Для марсианских образцов доступно только 27 ячеек, а 5 заняты тестовыми образцами, помещенными на Земле. Они необходимы, чтобы проверить функциональность прибора в марсианских условиях.

Работа CHIMRA и ChemIn показана в демонстрационном ролике Curiosity подготовленном NASA тогда, когда сам марсоход находился еще в сборочном цехе.

Внутри у Curiosity содержится еще один прибор, называемый SAM (Sample Analysis at Mars), но он потребует отдельного рассказа.

P.S. И, да, я использую ВК в качестве хостера картинок, т.к. загружаю их в свою группу по Curiosity. Если у кого с этим проблемы — пишите, не стесняйтесь.

Автор: Zelenyikot