美国宇航局的下一个火星探测器装有超干净的样品管,即将发射日期

"毅力"号探测器的消毒样品管——旨在密封火星岩石和沉积物,最终返回地球——被安装在飞船上,美国宇航局肯尼迪航天中心的小组准备在7月20日将其阿特拉斯5号发射装置的有效载荷罩内封闭起来,以便升空。 

在飞船的底面中增加了39个超级清洁的样品管,每个样品管在烤箱中消毒,这标志着在下个月发射前,在"毅力"号探测器上安装的最后一个主要物品之一。7月初,一旦火星车安装在Atlas5火箭的顶部,地勤人员计划向飞船上安装一个核电池,为穿越火星表面多年的动力发电。 

美国宇航局2020年火星任务总工程师亚当·斯特尔茨纳(Adam Steltzner)在加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室表示:"我们需要使我们带到火星的样品管比我们以前在太空中做过的任何东西都更清洁,比我们在地球上所做的几乎所有东西都更清洁。 

6月10日,Steltzner在向国家科学院空间研究委员会作报告时说:"我们为此所做的部分努力包括超清洁样品管,将我们放在火星上的样品管,然后最后可能将其放入火星车中。 

与2012年登陆火星的美国宇航局的"好奇号"探测器的外观和设计相似,"坚忍"探测器在5月21日技术人员安装39个样品管时已经连接到其气壳上。气壳将在通过火星大气层下降时保护航天器。 

斯特特尔兹纳说:"它位于它的气壳内,在将隔热罩永久包围车辆之前,直到火星,我们将这些样品管放入火星车体内,并放入保护罩,一旦我们到达火星,我们将弹出。 

每个管都用金黄色的圆柱形外壳护套,提供额外的污染保护层。这些管子将在外壳内到达火星,一旦装满火星岩石样本,它们就会被送回护套。 

"坚忍不拔"号探测器将携带43个样品管到火星,包括"见证管"或空白,这将使科学家能够交叉检查返回地球的岩石和沉积物标本是否受到污染。其他四个管子以前被装载到漫游者样品和缓存系统的其他位置。 

这些管子的大小和形状与一支纤细的雪茄有关,而"坚忍不拔"的漫游者将在火星上收集约半英寸(13毫米)宽和2.4英寸(60毫米)长的核心样品。 

斯特尔茨纳说:"这些样品管是样品和缓存系统的一部分,这是我们为这一任务开发的最大工程之一。"我们到达火星很大程度上就像好奇号探测器到达火星一样,但一旦我们上了火星,我们需要做一些非常不同的事情。我们必须采集这些核心样品,以无菌和无菌方式密封这些样品,然后产生一个样本缓存,以便最终返回地球。 

样品缓存系统是一个复杂的设备,有17个独立的电机,一个旋转轮包含9个钻头,和43个管密封核心样品从火星岩石钻。 

火星车有一个7英尺长(2米)的机械臂,末端有一个带长臂的钻头。较长的机械臂将与漫游者腹部内较小的1.6英尺长(0.5米)的机器人操纵器协同工作,后者将拾取样品管,转移到主臂进行钻孔。 

斯特尔茨纳说,火星车的取样系统实际上由三个不同的机器人组成。 

斯特尔茨纳说:"在我们的机械臂末端——这是第一个机器人——是一种旋转打击力的钻头,它使用旋转打击乐动作,就像我们以前在火星上与好奇号任务一样,除了产生粉末外,这在岩石上会产生环形槽,并打破了核心样品。

在每个样品采集过程中,核心样品将直接进入与钻头相连的管中。 

"该位和样品管由机械臂(我们的第一个机器人)带回第二个机器人,我们的位旋转木马,它接收...填充样品管,并将其传送到一个非常精细和详细的机器人,在野兽的腹部内的样品处理臂,然后评估样品,测量其体积,拍摄图像,并将其密封并放回存储,最终放置在表面上的缓存中。 

漫游器内的缓存系统部分称为自适应缓存组件,仅由 3,000 多个部件组成。 

钻头和样品管的设计旨在保存火星岩石中芯的分布矿物。该系统还设计用于直接从较软的土壤中采集样品。 

"坚忍不拔"探测器将瞄准在火星上的Jezero陨石坑着陆,那里是古代河三角洲和湖泊的所在地,科学家们相信这个陨石坑大约在35亿到39亿年前就填满了这个陨石坑。科学家们希望在沉积在干涸的三角洲的岩石和沉积物中找到古代生命的特征。 

斯特尔茨纳说,火星车应该能够在持续1年或近两个地球年的主要任务阶段,填充大约20个管子。在一次延长的任务期间,火星车可以继续从离着陆点较远的地点采集样品。 

根据任务进行得如何,地面团队可以决定命令火星车沿着其行驶路线将样品管从多个仓库上掉下来。一些管子可以留在坚忍不拔的船上,让火星车直接将样品装载到火箭上,火箭将在未来火星上登陆,以防一个旨在取取管子的探测器遇到麻烦。 

管子本身经历了多阶段的清洗过程,但消毒程序在去年年底遇到了意想不到的障碍。 

JPL坚忍不拔探测器的项目科学家肯·法利(Ken Farley)说,使用样品管的工程师和科学家必须满足严格的清洁度要求,从而限制了金属罐上有机碳和其他"标记化合物"的总含量。 

"基本上,我们必须确保绝对不育,"法利在4月份向美国宇航局火星探测计划分析小组发表演讲时说。 

火星车的开发团队最初计划将样品管烘烤到662华氏度(350摄氏度)的温度,以消除钢瓶中微量的有机物质。 

法利说:"350度(摄氏度)的燃烧步骤实际上导致了摩擦的意外后果,而且实际上令人无法接受。滑动表面无法根据需要自由滑动,这导致管或密封件粘合,无法正确操作。因此,我们不得不改变计划。 

"350度(摄氏度)的空气中烘烤会燃烧一切,"他说。"这是一个美妙的方式来清洁的东西。我们必须摆脱它,并将其减少到150度(302华氏度)。 

管子在24小时温度下烘烤,足够长的时间保证任务满足生物污染的要求。 

Farley说,为了补偿较低的温度,JPL的团队用多种溶剂冲洗了管子,并应用超声波能量来增强清洁过程。 

据Farley说,这次飞行任务有望满足管内某些有机化合物含量保持在十亿分之一以下的要求。 

法利说:"管子不仅仅是一个小空心的圆柱体。 

一旦他们满足美国宇航局的要求,这些管子在5月份从JPL运往肯尼迪航天中心,安装到"毅力"号探测器上。 

样品采集系统正乘坐"毅力"号探测器飞往火星,同时携带一套新的科学仪器、一个升级的可缩放摄像头,以及第一架飞往另一个星球的直升机无人机。 

斯特尔茨纳说:"我们努力的使命目标是探索着陆场的地质,寻找过去生物特征的迹象。"我们不是生命探测任务。我们正在寻找火星表面过去生命的迹象。 

"此外,(我们正在寻找)火星是可居住的,而且它仍然是可居住的,在那里它可能是可居住的,"他说。"我们的第三个目标是准备一个可返回的样品缓存,然后第四个为将来的人类探索做准备。我们正在进行一项实验,用电从火星上的二氧化碳(二氧化碳)大气层中产生氧气,就像人类呼吸一样。 

美国宇航局和欧洲航天局正在设计一个复杂的机器人任务,前往火星,取回由"毅力"收集的样品。如果技术和资金要素排列得恰到好处,该飞行任务可能在2026年从卡纳维拉尔角和法属圭亚那的欧洲发射基地发射两枚火箭离开地球。 

如果发生这种情况,这些样本可能在2031年返回地球。 

美国宇航局和欧空局将用火星上升飞行器向杰泽尔陨石坑(靠近"坚毅"的着陆点)发射一个固定着陆平台,该火箭将从这颗红色星球表面发射样本并返回太空。还将有一个移动机器人来采集由"毅力"号探测器收集的土壤样本,以及一个地球返回轨道器,将样品带回家。 

了解更多关于火星样品返回活动在我们的故事今年早些时候出版。 


上个月,随着样品管插入火星车,肯尼迪航天中心的小组开始将飞船扣入发射配置中。在关闭探测器的隔热罩后,团队计划将飞行器安装在巡航阶段,将火星车从地球带到火星,并在进入火星大气层之前微调航天器的轨迹。 

从星期四开始,有效载荷危险服务设施内的工人将开始将航天器封装在阿特拉斯5号火箭的有效载荷平流器内,该火箭将发射火星车。 

如果一切按计划进行,航天器应在下周一(6月22日)前关闭Atlas5的球状白色有效载荷罩内。据美国宇航局发言人玛丽·麦克劳克林说,这辆火星车将于6月26日从肯尼迪航天中心的有效载荷危险服务设施运送到联合发射联盟位于卡纳维拉尔角空军基地附近的垂直集成设施。 

一旦进入VIF,航天器及其保护性发射集展将在ULAAtlas5火箭顶部升起。 

在火星车准备好迎接火箭之前,ULA的机组人员计划从垂直机库将几乎完整的阿特拉斯5号火箭从41号台滚到6月22日的倒计时彩排。在练习课上,ULA将为阿特拉斯5号充满煤油、液氢和液氧推进剂,在发射日之前对火箭进行全面检查。 

ULA在行星发射窗口有限的任务前进行完整的"湿式彩排"。 

阿特拉斯5号将返回VIF,等待"毅力"号探测器的到来。 

为发射火星车做好最后准备的任务之一是在航天器上安装一台钚燃料的核动力发电机。一旦火星车已经固定在ULA垂直机库内的阿特拉斯5号火箭顶部,就会发生这种情况。 

技术人员将通过Atlas 5有效载荷的通道进入,然后通过航天器后壳上的开口将电源置于"毅力"上,在从地球到火星的旅途中,该舱壳将探测器及其着陆系统封闭在一起。 

本月早些时候,地面团队在VIF内部的移动发射平台上完成了Atlas 5火箭的堆放,此前,一架起重机的问题迫使官员们将"毅力"号探测器的发射日期从7月17日推迟到7月20日。 

据美国宇航局称,7月20日上午9点15分(格林尼治标准时间1315),有一个两小时的发射窗口。 

任务必须在7月17日至8月11日的26天发射窗口内发射,使机器人航天器能够直接从地球到火星的7个月旅程。

火星车定于2021年2月18日抵达火星,采用美国宇航局"好奇号"探测器在2012年开创的同一天起重机下降技术。但"毅力"号将推出几个新功能,包括更精确的着陆导航系统,旨在缩小火星车的着陆区。

美国宇航局在3月宣布火星2020探测器的名称"坚持",就在冕病毒大流行改变全世界生活之前不久。

宇航局已优先安排火星车的工作,这些限制旨在减缓COVID-19的传播,利用美国宇航局的飞机将基本工程师往返于肯尼迪航天中心,为飞船工作。美国宇航局要求包括科学家在内的大多数火星车团队远程工作。

斯特尔茨纳说:"在我们发现自己的时刻,她的名字再重要了。"她的名字是"毅力",我希望她能继续成为毅力的灯塔,这是我们在下一段时间内必须牢牢掌握的人类属性之一。


 

 

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