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Nov 28, 2023

Gli occhi del rover Curiosity su Marte

On August 6, 2012, the Mars Curiosity rover successfully landed on the floor of

Il 6 agosto 2012, il rover Mars Curiosity è atterrato con successo sul fondo del cratere Gale su Marte. Il rover Curiosity ha le dimensioni di un piccolo SUV: 10 piedi (3 metri) di lunghezza, escluso il braccio, 9 piedi (2,7 metri) di larghezza e 7 piedi (2,2 metri) di altezza.

Il Mars Science Laboratory è gestito per la NASA dal Jet Propulsion Laboratory (JPL), una divisione del California Institute of Technology di Pasadena, in California. Il JPL ha progettato Curiosity per superare ostacoli alti fino a 25 pollici (65 cm) e per viaggiare fino a circa 660 piedi (200 metri) al giorno sul terreno marziano.

A differenza dei rover precedenti, Curiosity trasporta attrezzature per raccogliere campioni di rocce e terreno, elaborarli e distribuirli nelle camere di prova a bordo, dotate di strumenti analitici. Similmente ai precedenti Mars Exploration Rovers, Curiosity è dotato di sei ruote motrici, un sistema di sospensioni con carrello oscillante, una telecamera di navigazione stereo sull'albero e telecamere stereo per evitare i rischi.

Per garantire che il rover possa farsi strada con successo attraverso il pericoloso paesaggio marziano, gli ingegneri della NASA lo hanno dotato di sensori che forniscono capacità di guida efficaci. Gli "occhi" del rover Curiosity sono le telecamere e gli strumenti che forniscono al rover informazioni sul suo ambiente. Il rover ha diciassette di questi occhi: quattro paia servono per evitare i pericoli ("Hazcam"); due coppie sono per la navigazione ("Navcam"); quattro sono per foto scientifiche ed esplorazione; e uno è un imager di discesa.

I sensori di immagine CCD (dispositivo a coppia carica) per le Navcam e le Hazcam di Curiosity sono stati costruiti nella fonderia di semiconduttori di Teledyne DALSA a Bromont, Quebec, così come quelli dei precedenti rover Spirit e Opportunity. Le telecamere per evitare i pericoli sono installate su ogni angolo del rover e le telecamere di navigazione stereoscopica 3D fanno parte dell'albero della telecamera del rover. Le Hazcam e le Navcam lavorano insieme per fornire una visione complementare e completa del terreno. Ogni telecamera dispone di un set di ottiche specifico per l'applicazione.

Le Hazcam anteriori e posteriori di Curiosity sono dotate di lenti fisheye per consentire al rover di vedere un'ampia fascia di terreno. Con un campo visivo di circa 120 gradi, il rover utilizza coppie di immagini Hazcam per mappare la forma del terreno fino a 3 metri di distanza, in una forma a "cuneo" di oltre 13 piedi. (4 m) di larghezza alla distanza massima.

Le telecamere devono avere un ampio raggio visivo su entrambi i lati perché, a differenza degli occhi umani, le Hazcam non possono muoversi in modo indipendente poiché sono montate direttamente sul corpo del rover. Le Hazcam vengono utilizzate anche dagli operatori di terra per guidare il veicolo e azionare il braccio robotico.

Montate sull'albero del rover, le telecamere Navcam in bianco e nero utilizzano anche la luce visibile e raccolgono immagini panoramiche 3D del terreno vicino alle ruote. L'unità telecamera di navigazione è una coppia stereo di telecamere, ciascuna con un campo visivo di 45 gradi. Scienziati e ingegneri elaboreranno piani di navigazione in superficie in base a ciò che le immagini dicono loro sulle rocce vicine o altri ostacoli. Le Navcam vengono utilizzate anche per il rilevamento degli ostacoli a bordo. Le Navcam lavorano in collaborazione con le Hazcam fornendo una visione complementare del terreno.

Oltre alle telecamere ingegneristiche, Curiosity utilizza telecamere per il carico utile scientifico per la ricerca di potenziali obiettivi scientifici. Si tratta della Mast Camera, utilizzata per identificare potenziali bersagli per ulteriori analisi, del Mars Hand Lens Imager sul braccio e del Remote Microscopic Imager. Gli ultimi due imager forniscono osservazioni su piccola scala di trame e caratteristiche degli obiettivi scientifici.

Alla fine degli anni '90 e all'inizio degli anni 2000, i sensori di immagine CCD ad alte prestazioni non erano molto comuni. Il Jet Propulsion Laboratory disponeva di competenze in materia di progettazione, confezionamento e test, ma era alla ricerca di una fonderia di wafer per costruire un sensore di immagine CCD personalizzato adatto all'applicazione.

In termini di processo, gli ingegneri di Teledyne DALSA hanno adottato un approccio conservativo e semplice, con l'innovazione appena sufficiente per ottenere un CCD ad alte prestazioni senza correre rischi per l'affidabilità. Ad esempio, la dimensione minima dell'elemento non è stata portata al limite e la selezione del materiale per alcuni strati è stata effettuata per evitare potenziali problemi di affidabilità. I CCD sono stati scelti perché sono una tecnologia robusta e idonea per i viaggi spaziali. Il CCD è ben noto per la sua qualità d'immagine superiore, che spesso viene preferita alla velocità.