/图像-1/由喷气推进实验室拍摄 在美国宇航局喷气推进实验室测试发射系统时，一枚模拟火箭被抛向空中，该系统将从火星上发射一枚火箭
该火箭将是多任务努力的一部分，将火星样本送回地球进行更深入的研究
信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院 工程师们正在开发一系列大胆的太空任务所需的关键硬件，这些任务将在未来十年内完成
测试已经开始，这将是在这颗红色星球上尝试过的最复杂的尝试:将岩石和沉积物样本从火星带到地球进行更仔细的研究
今年2月，美国宇航局的“毅力号”火星车着陆火星，收集火星岩石样本，寻找古代微观生命，多任务火星样本返回活动由此开始
在毅力号的43个样本试管中，4个已经装满了岩芯，1个装满了火星大气
火星样品返回试图将精选的试管带回地球，在那里几代科学家将能够用强大的实验室设备研究它们，这些设备太大了，无法送到火星
将这些样本送入地面实验室需要十年时间，并且需要欧洲合作伙伴和多个美国宇航局中心的参与
欧空局(欧洲航天局)正在为这项工作开发一辆火星车，美国宇航局位于俄亥俄州克利夫兰的格伦研究中心的工程师正在设计它的轮子
火星车将把样本转移到着陆器上，着陆器是由美国宇航局南加州喷气推进实验室开发的，它将使用机械臂(由欧空局开发)将样本装入一个名为火星上升飞行器的小型火箭中，该火箭由美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心设计
火箭将从着陆器发射，将样品舱运送到环绕火星的欧空局航天器
在轨道飞行器内部，太空舱将准备好由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心领导的团队正在开发的硬件运送到地球
这一准备工作将包括将样品舱密封在一个干净的容器中，以将任何火星物质截留在其中，对密封进行消毒，并在返回地球之前将密封的容器放入一个地球进入舱中
着陆器 为了开发着陆器，以及有助于从着陆器发射载有样本的火箭的系统，美国宇航局JPL的工程师们从火星探索的悠久历史中汲取经验:JPL已经成功领导了九次火星着陆，包括火星车和固定着陆器
但样本回收着陆器将是有史以来最大、最重的火星探测器，从它发射的火星上升器将是第一枚从另一个星球发射的火箭
这就是测试开始的地方
为了搭载和发射火星登陆器，登陆器需要是一个坚固的平台，重约5291磅(2400公斤)——几乎是毅力号的两倍，毅力号是用火箭动力喷气背包的电缆降到火星表面的
样本取回器着陆器没有喷气背包；它的腿将不得不吸收着陆的影响，依靠反火箭来减缓其下降，类似于最近的火星着陆器任务，如InSight和凤凰号
这就是为什么帕夫丽娜·卡拉菲利斯一直在JPL的一个仓库般的空间里反复投放着陆器原型
作为样本回收着陆器腿的测试工程师，她和她的同事一直在用高速摄像机观察这个原型的腿撞击到一个基座上
原型每只“脚”上类似二维码的标记有助于摄像机追踪腿的运动
该团队使用慢动作视频来不断更新他们的计算机模型，这有助于他们理解能量是如何分散在整个着陆器中的
卡拉菲利斯说:“旅程的最后一步真的很重要。”
“有各种各样的着陆条件你必须考虑，比如岩石，或者非常软的沙子，或者以一个角度进入
这就是为什么我们必须做所有这些测试
" 卡拉菲利斯和她的同事已经开始着手制作一个原型，其大小大约是实际航天器的三分之一；一个更轻的原型是了解最终着陆器设计如何在火星的低重力下移动的一种方式
在计划的后期，他们还将投放一个全尺寸着陆器
美国宇航局多个中心和欧洲航天局的团队正在合作准备一系列任务，将火星毅力号探测器收集的样本安全送回地球
该视频展示了正在进行的样品回收着陆器、火星上升运载火箭发射系统和地球进入系统的一些原型测试
信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院 火箭 幸存着陆只是挑战的一部分:安全发射9英尺长(2
8米长)的两级火箭将坐在着陆器的甲板上，这又增加了一层难度
火星的重力是地球的三分之一，火箭的重量，加上它的排气，可能会导致着陆器滑动或倾斜
因此，工程师们想出了一个系统，在火箭点火前将火箭抛向空中
整个过程发生在手指一弹之间，以每秒16英尺(5米)的速度投掷火箭
在测试过程中，一个装有气体动力活塞的支架将一枚881磅(400公斤)的模拟火箭投掷了11英尺(3
3米)在空中；悬挂在44英尺(13米)高的塔上的电缆减轻了试验品一半以上的重量，以模拟火星重力
“当有人踩刹车时，就像坐在一个非常快的过山车上，”JPL的系统首席工程师克里斯·查特利尔说
“有很多安全方面需要考虑
测试在一个非常可控的事件序列中进行，每个人都在大楼外面
" 这个系统被称为垂直弹射受控释放(VECTOR)系统，在发射过程中还增加了一个轻微的旋转，使火箭向上倾斜并远离火星表面
查特利尔说:“用VECTOR发射意味着着陆器在斜坡上的方向可能是错误的，我们仍然可以成功。”
查特利尔和他的团队今年已经进行了23次测试，改变了火箭的质量和重心
他们还在着陆器支架的底部增加了弹簧，观察发射系统产生了多少“反弹”
明年，他们会把更重的火箭扔得更高
查特利尔说:“我们走在正确的道路上。”
“我们的分析和预测模型与我们在测试中看到的非常接近
" 关于火星样本返回的更多信息 美国宇航局的火星样本返回(MSR)将彻底改变我们对火星的理解，通过使用世界上最复杂的仪器返回科学选择的样本进行研究
该任务将实现太阳系探索目标，这是自1980年以来的一个高度优先事项，也是最近两次美国国家科学院行星年代际调查的重点
美国航天局和欧空局(欧洲航天局)的这一战略伙伴关系将是第一次从另一个星球返回样本的任务，包括第一次从另一个星球表面发射和返回
毅力号在探索一个古老的河流三角洲时收集的这些样本被认为是揭示火星早期演化的最佳机会，包括生命的潜力
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