КОСМІЧНІ МОЖЛИВОСТІ: НОВА МІСІЯ CASTROL INSIGHT НА МАРСІ
Остання місія НАСА на Марс приземлилася 26 листопада 2018 року. Вона обладнана точними інструментами, покликаними ретельно дослідити поверхню Червоної планети. Задля того, аби всі високотехнологічні деталі в умовах відкритого космосу працювали злагоджено, агентство НАСА вкотре звернулося до лінійки спеціалізованих мастильних матеріалів Castrol
Протягом багатьох десятиліть продукти Castrol використовуються для змащування автомобілів та двигунів на Землі. Та мало хто знає, що починаючи з 1960-х років ці самі мастильні матеріали змащують ще й механізми космічних апаратів НАСА. У процесі дослідження Сонячної системи НАСА не раз використовувало лінійку продуктів Castrol Braycote для змащування обладнання космічної програми Аполлон, деталей телескопа Хаббл, численних супутників, Міжнародної космічної станції, попередніх марсоходів, зокрема Curiosity, що приземлився на Марс у 2012 році, і більшості скафандрів.
І тепер, готуючи нову місію на Червону планету, НАСА знову звертається по допомогу до Castrol. Запуск місії InSight відбувся 5 травня в Каліфорнії. Після подолання 301 мільйона миль (або 485 мільйонів кілометрів) дослідницький апарат здійснив посадку на некласифікованій лавовій рівнині Елізій, що знаходиться просто на екваторі Марса. Продукти Castrol забезпечують безперебійну роботу дослідницького обладнання в надзвичайно складних умовах, коли будь-яка несправність може призвести до скасування всієї місії.
Мета цієї місії
У межах місії InSight робот-дослідник повинен вивчити «внутрішню структуру» Марса: її кору, мантію та ядро. Вивчаючи внутрішню структуру й геологію, НАСА намагається знайти відповіді на ключові запитання, що стосуються утворення скелястих планет у нашій Сонячній системі понад чотири мільярди років тому.
ЦІКАВО ЗНАТИ
InSight: назва місії являє собою абревіатуру від Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (вивчення внутрішньої структури за допомогою сейсмічних досліджень, геодезії та теплообміну).
Удосконалена технологія посадкового ступеня дозволить НАСА дослідити, що саме відбувається під поверхнею планети. Обладнання шукатиме «відбитки» процесів, які лежали в основі формування так званих планет земної групи — Меркурія, Венери, Землі та Марса.
Високотехнологічне обладнання місії дозволяє вимірювати розмір, структуру й температуру марсіанських порід. Крім того, воно також оцінить поточну тектонічну активність Марса. Посадковий ступінь проводить заміри потужності й частоти внутрішньої сейсмічної активності, яку називають «марсотрусом», а також частоти падіння метеоритів на поверхню планети.
Чого очікують від космічних мастильних матеріалів?
Слабка гравітація, екстремальні температури й недоступність людського втручання в разі виникнення несправностей — усі ці фактори перетворюють Марс на несприятливе середовище для мастильних матеріалів. Кожен продукт Castrol повинен задовольняти цілий ряд вимог, які накладаються внаслідок конкретного застосування, специфічних умов навколишнього середовища й тривалості відповідної місії. Тож для місій НАСА продукти Castrol повинні бути надзвичайно витривалими.
Кіт Кемпбелл (Keith Campbell), менеджер з розвитку бізнесу компанії Castrol, дещо знає про виклики, з якими доводиться стикатися виробникам мастильних матеріалів для космічних програм, оскільки він співпрацював з НАСА в декількох проєктах. «У цих умовах ви не можете просто взяти й провести технічне обслуговування обладнання, — говорить Кемпбелл, — тому НАСА обирає мастильні матеріали, здатні впоратися з довготривалою експлуатацією».
І навіть через 14 років він усе ще досліджує...
Щоразу, як відбувається тертя металевих компонентів, виникає знос, унаслідок чого руйнується поверхня деталей, і з часом увесь механізм виходить з ладу. Віддаленість Марса означає, що тривалий строк експлуатації є ключовою характеристикою для мастильного матеріалу.
Крім того, додаткові труднощі викликають різкі перепади температури на Марсі. Тож мастильні матеріали Castrol повинні працювати в найекстремальніших умовах. Принципово важливо обмежити «дегазацію» мастильних матеріалів, тобто випаровування, унаслідок зміни температури. Випаровування може призвести до зменшення вмісту оливи в складі мастильного матеріалу. Унаслідок цього погіршується загальна продуктивність, а на сусідніх поверхнях утворюється конденсат, який може забруднити не лише чутливі інструменти, а й навколишнє середовище.
Перший у Каліфорнії
Mars InSight — це перша місія, запуск якої відбувся на авіабазі Ванденберг у Каліфорнії. Більшість космічних місій НАСА стартують з Космічного центру імені Кеннеді у Флориді, після чого прямують на схід. Це потрібно для того, аби до власної тяги космічного апарату додати імпульс обертання Землі на схід. Але потужність ракети InSight дозволяє їй стартувати в південному напрямку. А авіабаза Ванденберг у Каліфорнії цього року мала більше вільних часових проміжків для запуску.
Кемпбелл порівнює процес «дегазації» з «поступовим висиханням фарби, коли кришка контейнера закрита недостатньо щільно. Те ж саме відбувається і в космосі, у вакуумі». Дегазація у відкритому космосі призводить до висихання мастильних матеріалів, унаслідок чого їхня ефективність суттєво падає.
«Ми переконані, що хороший мастильний матеріал для космічних місій — це той, що здатний працювати як за дуже, дуже низьких температур, так і в більш теплих умовах і при цьому мінімально випаровуватися за вищих температур», — говорить Кемпбелл.
Але труднощі експлуатації мастильних матеріалів у космосі на цьому не закінчуються. Кемпбелл зазначає, що мастильні матеріали також повинні бути хімічно інертними, тобто вони не повинні вступати в реакцію під час контакту з ракетним паливом, газами та іншими хімічними речовинами. Такі мастильні матеріали взагалі не повинні розкладатися в разі контактування із суворими космічними елементами.
«У наших продуктах оптимальним чином поєднується здатність до ефективної роботи в умовах низьких температур і низька схильність до випаровування, — говорить Кемпбелл. — І в цьому полягає наша конкурентна перевага».
Mars InSight — принцип роботи
Для проведення досліджень апарат Mars Insight обладнано найсучаснішою науковою апаратурою. Сам апарат містить величезну кількість різноманітних пристроїв з рухомими частинами, зокрема підшипники, напрямні системи й передачі. Продукти Castrol забезпечують безперебійну роботу таких компонентів у непростих умовах, що панують на Марсі.
- Вимірювання пульсу Марса — сейсмограф
Сейсмограф InSight SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure — сейсмічне дослідження внутрішньої структури) — це інструмент грибоподібної форми, який встановлюється на поверхню планети. Він призначений для вимірювання так званого «пульсу» Марса — будь-яких сейсмічних вібрацій, від випадків марсотрусу до падіння метеоритів. Ці дані потрібні для того, щоб зрозуміти, що саме відбувається під поверхнею планети. Крім того, SEIS обладнано датчиками, що вимірюють вітер, тиск, температуру й магнітні поля. НАСА сподівається використати дані, зібрані сейсмографом SEIS, для дослідження речовин, з яких у Сонячній системі почалося утворення планет земної групи. Сейсмограф SEIS може навіть виявити воду на поверхні Марса.
- Вимірювання температури Марса — зонд для вимірювання теплового потоку та фізичних властивостей
Зонд для вимірювання теплового потоку та фізичних властивостей, або HP3, — це розвідувальний інструмент, що занурюється в породу на глибину до 5 метрів (16 футів). Таке заглиблення буде найбільшим в історії дослідження Марса. Воно дозволить виміряти тепло, яке виділяє ядро планети, і частину цього тепла, що досягає поверхні планети. Ці дані допоможуть НАСА визначити, чи був Марс утворений з того самого матеріалу, що й Земля та Місяць. Це прояснить і процес формування планети.
- Паверліфтинг — роботизований маніпулятор
Оскільки дослідницький апарат InSight не має екіпажу, який би переніс обладнання на поверхню Марса, його було оснащено спеціальним маніпулятором Instrument Deployment Arm для вивантаження сейсмографа SEIS та зонда. Маніпулятор висотою 2,4 метра (7,8 фута) має чотири двигуни для керування рухомими з'єднаннями «плеча», «ліктя» і «зап'ястка». За допомогою камери вчені НАСА можуть бачити, що саме вони роблять. Крім того, «кисть» маніпулятора оснащена п'ятьма рухомими «пальцями» для більш точного захоплення об'єктів.