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美国国家航空航天局“坚韧”火星探测器的特殊样快递收费标准价格表本收集系统

天文学与空间 2021-12-27 00:01:11

在这个视频剪辑中,JPL的工程师们监控着“毅力”漫游者的样本缓存系统的测试

完整视频见下文

信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 阿波罗11号从月球带回的样品是人类首次从另一个天体带回的

美国国家航空航天局即将进行的火星2020毅力探测器任务将从另一颗行星(红色的)收集第一批样本,供后续任务返回地球

取代宇航员的是,“毅力”漫游者将依靠有史以来最复杂、最强大、最干净的机制——样本缓存系统

5月20日,位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的美国国家航空和宇宙航行局的“毅力”号探测器装载了样品系统核心的43个样品管中的最后39个,以及将容纳它们的存储组件

(其他四个试管已经装载到样品缓存系统的不同位置

)最终管道的集成标志着为7月17日火星车发射期的开始做准备的又一个关键步骤

“虽然你不能不惊叹于阿波罗时代所取得的成就,但他们确实有一样东西是我们没有的:地面上的靴子,”位于南加州的美国国家航空航天局喷气推进实验室火星2020毅力探测器任务的总工程师亚当·斯特茨纳说

“为了收集第一批返回地球的火星样本,我们用三个机器人代替了两名宇航员,这些机器人必须像瑞士手表一样精确地工作

" 虽然许多人认为“毅力漫游者”是一个机器人,但它实际上类似于一群机器人一起工作

样品缓存系统位于“毅力”漫游者的前方,它本身由三个机器人组成,最显眼的是漫游者7英尺长(2米长)的机械臂

五节臂固定在火星车底盘的前部,带有一个大型转台,其中包括一个旋转冲击钻机,用于收集火星岩石和浮土(破碎的岩石和灰尘)的岩心样本

第二个机器人看起来像一个小飞碟,内置在火星车的前部

该设备被称为钻头转盘,是所有火星样品交易的最终中间人:它将为钻机提供钻头和空的样品管,然后将装满样品的样品管移入探测车底盘进行评估和处理

样本缓存系统中的第三个机器人是1

6英尺长(0

5米长)的样品处理臂(该小组称之为“T

雷克斯手臂”)

它位于探测车的腹部,从钻头转盘离开的地方开始,在储存站和文件站以及钻头转盘之间移动样本管

钟表般的精度 所有这些机器人都需要像钟表一样精确地运行

但是典型的瑞士计时器只有不到400个部件,样品缓存系统却有3000多个

“听起来很多,但当你考虑到样品缓存系统的任务是自动钻入火星岩石,取出完整的岩心样品,然后将它们密封在高度无菌的容器中,这些容器基本上不含任何可能妨碍未来分析的地球来源的有机材料,你就开始意识到复杂性的必要性了,”斯特尔茨纳说

“就技术而言,这是我们为太空飞行建造、测试和准备的最复杂、最精密的机制

" 该任务的目标是收集十几个或更多的样本

那么,这个由三个机器人、蒸汽机大小的迷宫般的电机、行星齿轮箱、编码器和其他设备组成的集合是如何精心合作来实现这些目标的呢? 斯特尔茨纳说:“基本上,在我们的旋转冲击钻机采集岩心样本后,它会掉头,与钻头转盘的四个对接锥之一对接。”

“然后钻头转盘将火星填充的钻头和样本管旋转到探测车内部,我们的样本处理臂可以抓住它的位置

该臂将装满的样本管从钻头中拉出,并通过样本缓存系统内的摄像头对其进行成像

" 样本试管成像后,小型机械臂将样本试管移至容量评估站,在那里,推杆向下推动样本以测量其大小

“然后我们回去拍另一张照片,”斯特茨纳说

“之后,我们拿起样本试管顶部的一个封条——一个小塞子——然后回去拍摄另一张照片

" 在火星2020坚韧团队工作的工程师和技术人员将39个样本管插入火星车的腹部

每根管子都套在一个金色的圆柱形外壳中,以防止污染

毅力号探测器将携带43个样本管到火星的杰零陨石坑

这张照片是2020年5月20日在佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心拍摄的

信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 接下来,样品缓存系统将试管放入密封站,在那里用盖子密封试管

“然后我们把管子拿出来,”斯特茨纳补充道,“然后我们把它放回最初开始的地方储存

" 让系统被设计和制造,然后整合到毅力中,已经是一个七年的努力

工作还没有完成

与火星车上的其他东西一样,样本缓存系统有两个版本:一个是将留在地球上的工程测试模型,另一个是将前往火星的飞行模型

“工程模型在每一个可能的方面都与飞行模型相同,我们的工作是试图打破它,”凯利·帕尔姆说,他是样品缓存系统集成工程师,也是JPL火星2020的测试负责人

“我们这样做是因为我们宁愿看到地球上的东西磨损或破裂,也不愿看到火星上的东西

因此,我们对工程测试模型进行了测试,以告知我们它在火星上的飞行双胞胎的使用情况

" 为此,该团队使用不同的岩石来模拟不同类型的地形

他们从不同的角度对它们进行钻探,以预测漫游者可能处于科学小组可能想要收集样本的任何可想象的情况

“每隔一段时间,我必须花一分钟思考我们在做什么,”帕尔姆说

“就在几年前,我还在上大学

现在,我正在研究一个系统,该系统将负责从另一个星球收集第一批样本返回地球

那太棒了

" 毅力是一个重约2260磅(1025公斤)的机器人科学家

漫游者的天体生物学任务将寻找过去微生物生命的迹象

它将描述地球的气候和地质特征,收集样本以备将来返回地球,并为人类探索红色星球铺平道路

不管毅力在7月17日到8月18日这一天起飞

11发射期,它将于2月11日在火星的杰零陨石坑着陆

18, 2021

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