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Mars 2020火星车长啥样?

2019-08-06

糖糖2019-08-06

Mars 2020火星车长啥样?





图示:这张照片拍摄于7月19日,在加州帕萨迪纳的JPL航天器组装设施的洁净室里,火星车的2.1米长机械臂与40公斤的转塔协同运动。


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据国外媒体报道,美国国家航空航天局(NASA)旗下的Mars 2020火星车距离发射升空还有不到一年时间。据任务管理人员表示,尽管开支不断上升,但火星车的组装工作正在有序推进,将在未来几周内完成所有组装工作。按计划Mars 2020火星车将于明年7月份从卡纳维拉尔角发射升空开启火星之旅。


Mars 2020火星车以目前正在探索火星的“好奇号”火星车为基础打造,组装完成后整体重达一吨以上。整部火星车长3米,宽2.7米,高2.2米,使用钚238作为动力,这也意味着它是一辆核动力火星车。美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)的工程师将在未来几周内安装完成所有组件。随后工程师将对火星车进行一系列的功能和环境测试,确保其为探索火星做好准备。


Mars 2020火星车计划于2020年7月17日搭乘联合发射联盟(ULAA)的阿特拉斯5号火箭从卡纳维拉尔角发射升空。当工程团队在JPL组装火星车时,其他工程师团队也在完成火星探测任务巡航和下降阶段的制造工作,从而让Mars 2020从地球航行至火星,并穿过火星大气层直至在2021年2月21日顺利着陆。


组装即将完成


JPL Mars 2020任务副项目经理马特·华莱士(Matt Wallace)说:“我们离完成Mars 2020火星车的组装已经非常近了。我们的进度已经超过了95%,甚至可能达到98%。”


在近日举行的火星探测项目分析小组会议上,NASA火星探索项目负责人吉姆·沃特森(Jim Watzin)说:“我们距离发射不到一年的时间,而距离把设备运往卡纳维拉尔角只有几个月的时间。”





图示:2019年6月14日加州帕萨迪纳的JPL,技术人员正在为Mars 2020火星车工作。这张图片是NASA“Seeing 2020”直播的截图,可以清楚地看到火星车的第一组轮子。


今年6月,JPL航天器组装设施内的工人组装完成了Mars 2020火星车的遥感桅杆、六个轮子和2.1米长的机械臂。JPL的工作人员还完成了大部分科学仪器的安装,其中许多仪器直接是安装在遥感桅杆以及机械臂的末端。


JPL工程师制造“好奇号”火星车的经验也加快了Mars 2020火星车的组装工作。


更多科学仪器


为了在火星上搜寻古代微生物存在的迹象,Mars 2020火星车还配置了一系列新的科学仪器。除此之外,Mars 2020火星车还携带有一组未经实践检验的内部装置,用于收集、存储和密封岩心样本,以便将其带回地球。改进的车轮设计能够避免困扰好奇号火星车移动的问题。而地形关联导航的升级能够引导Mars 2020火星车在下降阶段避开巨石、陨石坑以及其他障碍物,确保其顺利着陆。


Mars 2020火星车的科学仪器和样本存储系统是开发任务中最困难的部分。但华莱士表示,“所有的仪器都运转良好。”





图示:Mars 2020火星车的动力系统被称为多任务放射性同位素热电发生器(MMRTG),将被装入位于火星车尾部的白色面板和金色管道之间。


最后一部交付给JPL的主要仪器是一套复杂的传感器系统SuperCam,其中包括相机、激光发生器和光谱仪,目的是从6米远的地方切割火星岩石并测量其化学和矿物组成。这套系统能够识别出其中的有机分子。


SuperCam由包括美国、法国和西班牙研究人员在内的一个国际团队研发,是NASA好奇号火星车ChemCam化学探测仪器的升级版。


SuperCam固定在Mars 2020火星车的遥感桅杆顶部,旁边是一部可缩放相机。由西班牙提供的火星气象传感器也安装在遥感桅杆上。


华莱士说:“法国合作伙伴在SuperCam的研制上付出了大量精力。在过去的六个月里,他们坚持按计划进行,夜以继日地把事情做好。PIXL和SHERLOC等仪器是在过去几周交付的,被安装在机械臂末端。至此所有火星车表面的科学仪器都已经安装完成。”


PIXL是X射线岩石化学成分行星仪器的缩写,它将测量火星岩石和土壤中存在的化学元素。而SHERLOC带有携带了紫外激光和光谱仪,用于探测火星表面的有机物质和矿物质,同时这款设备还附带了一部环境相机。





图示:这张照片拍摄于6月1日,是JPL的一名工程师在加州帕萨迪纳为Mars 2020火星车进行组装工作。


JPL的工程师们于7月11日安装完成机械臂的转塔。转塔有40公斤重,其中包含PIXL和SHERLOC仪器以及多个相机。转塔还装有冲击钻和取芯设备,用于收集最终将带回地球的岩石样本。


工程团队于7月19日启动了机械臂的运动测试,整个系统运行平稳。


Mars 2020火星车上还有另外两个仪器。MOXIE将演示火星大气中二氧化碳产生氧气的过程,而挪威研制的探**达将研究火星地表下的地质构造。


最重要的样本存储系统


火星车上的最后一个主要组装项目是用于分类、转移并存储岩石样本的复杂设备,从而让未来的无人火星探测任务把样本送回地球。


样品缓存系统这套复杂的设备有17个独立的马达,一个可容纳9个钻头的滚轮,以及43根用于密封从火星岩芯样品的套管。


华莱士说:“(剩下要组装的)最重要东西就是我们所说的储存系统。这套机械装置位于火星车的前部。它们藏在火星车内部,当我们使用机械臂顶端的钻头取出岩芯样品后,就会将其转移至火星车前部的传送装置,最终密封并存储到套管中。”


火星车内部的存储系统部分称为自适应缓存组件,仅由3000多个部件组成。华莱士说:“里面有一个小型机械臂,负责对岩芯进行操作,还有一个硬件用于套管的密封和检查等。”


在岩芯样本收集完成后,Mars 2020火星车会将一些装有样品的套管留在火星上的储藏点,以便后续任务将其带回地球。


JPL还将把火星直升机安装在Mars 2020火星车的腹部,这将是有史以来第一架飞越另一颗行星大气层的飞行器。


“还有直升机,”华莱士补充道,“直升机(很快)就要组装完成。它就位于火星车的下方。”


经受更多测试


今年秋季,工程师们将对火星车进行一系列测试。首先是将探测车与下降阶段连接起来进行振动测试。Mars 2020火星车的下降阶段采用了将好奇号火星车送上火星的同一类型着陆系统。


JPL Mars 2020任务项目经理约翰·麦克纳米(ohn McNamee)说:“我们各方面都在取得进展,包括完成引导我们到达火星的巡航阶段,以及将我们缓慢降落到火星表面的着陆系统。”


然后火星车将与下降阶段分离并进行热真空测试,测试火星车对火星低温和低气压的适应能力。华莱士说,他们还计划对Mars 2020火星车的电磁特性进行测试。


发射计划


Mars 2020火星车的巡航阶段计划于12月运往肯尼迪航天中心,Mars 2020火星车以及下降阶段将于明年2月份从加州运到发射场。


华莱士说,保护火星车进入火星大气层的隔热罩也将在今年年底前从位于科罗拉多州的洛克希德·马丁公司运送到发射场。


NASA今年早些时候报告说,Mars 2020任务的总成本预计将超过该机构此前24亿美元的预算。沃特森在7月26日说,Mars 2020任务有“足够的时间”把设备运送至发射地点。


在火星车、下降阶段以及巡航阶段悉数就位之后,地面团队将把整个航天器装配到阿特拉斯5号火箭上,并在20天的主要发射期开始前连上火星车的核动力源。


本月早些时候,NASA批准使用钚238为Mars 2020火星车提供燃料。






图示:Mars 2020火星车探测火星的艺术想象图


每隔26个月就有可能从地球直接将航天器发射至火星,明年的发射从7月17日开始。


根据最新分析,7月17日的发射窗口将在美国东部时间上午9点打开,每天的发射窗口期在1到2小时之间,直到8月5日关闭。






图示:Mars 2020火星车将要降落的杰零陨石坑


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Mars 2020火星车计划在45公里宽的杰零(Jezero)陨石坑着陆。科学家们认为,在35亿到39亿年前,杰零陨石坑曾存在一个古老的三角洲和湖泊。

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