洞察挑战:火星尘埃迫使美国宇航局做出改变,以确保着陆器的安全

美国宇航局火星洞察力部署了乐器

这张图展示了美国宇航局的洞察号航天器及其在火星表面部署的仪器。来源:美国国家航空航天局/姓名

随着太阳能电池板上灰尘的积聚和“极乐空间”的冬季到来,该团队正在执行一项减少科学操作的计划,以确保着陆器的安全。

美国宇航局“洞察号”探测器最近收到使命扩展再过两年,它就有时间探测更多的地震,尘暴和其他地表现象火星。虽然使命团队计划继续将数据良好收集到2022中,但宇宙飞船太阳能电池板的越来越多的粉尘和火星冬季的发作导致了决定节约,并暂时限制其仪器的运行。

洞察号的设计初衷是长期使用:固定着陆器配备了太阳能电池板,每块电池板宽7英尺(2米)。洞察号的设计灵感来自于太阳能驱动的勇气号和机遇号漫游者,他们希望当尘埃落在漫游者身上时,太阳能板的能量输出会逐渐减少,但在为期两年的主要任务(于2020年11月完成)期间仍有充足的输出。

此外,Insight的团队在Elysium Planitia中选择了一个着陆位点,在红星的赤道上是一个挡风笔的平原,接受了大量的阳光。希望通过尘埃魔鬼可能会清除面板,这发生了很多次的精神和机会,让他们持续到他们的设计寿命。

But despite InSight detecting hundreds of passing dust devils, none has been close enough to clean off those dinner-table-size panels since they unfurled on Mars in November 2018. Today, InSight’s solar arrays are producing just 27% of their dust-free capacity. That power has to be shared between science instruments, a robotic arm, the spacecraft’s radio, and a variety of heaters that keep everything in working order despite subfreezing temperatures. Since the windiest season of the Martian year has just ended, the team isn’t counting on a cleaning event in the coming months.

火星目前正在朝着所谓的aphelion迈进,它在轨道最远离太阳时的轨道的点。这意味着火星表面上已经疲软的阳光越来越多,当洞察力最需要加热器时甚至更加晕倒,降低功率,以保持温暖。火星将于2021年7月再次开始迎接太阳,之后该团队将开始恢复全科学业务。

“未来几个月的可用电量将真正取决于天气,”洞察号的项目经理、美国宇航局南加州喷气推进实验室的查克·斯科特(Chuck Scott)说。“作为我们扩展任务计划的一部分,我们制定了一项操作策略,确保洞察号在冬季的安全,这样我们就可以随着太阳强度的增加恢复科学操作。”喷气推进实验室领导洞察号的任务,尽管航天器和它的太阳能电池板是由科罗拉多州丹佛市的洛克希德·马丁航天公司建造的。

在未来几周和几个月里,洞察号的科学家们将仔细选择每天需要关闭哪些设备,以为加热器和无线电通信等能源密集型活动保留电力。洞察号的天气传感器可能大部分时间处于关闭状态(导致不频繁更新任务的天气页面),所有的仪器都必须在远日点附近断电一段时间。

目前,能量水平看起来足够让着陆器度过冬天。但是,火星上的太阳能发电总是有点不确定。在2019年一系列沙尘暴使火星天空变暗之后,机遇号探测器被迫关闭,勇气号也没能在2010年的火星冬天存活下来。如果“洞察号”因突然的沙尘暴而耗尽电力,按照设计,如果它的电子设备能够经受住极端寒冷的天气,当阳光再次照射它时,它可以自我重启。

本周晚些时候,洞察号将被命令将它的机械臂伸到面板上,这样相机就可以拍摄灰尘涂层的特写图像。然后,该团队将在着陆后推动发动机,试图干扰灰尘,看看是否被风吹走。该团队认为这是一个很渺茫的机会,但值得努力。

“洞察号团队已经制定了一个强大的计划,安全穿越冬季,在地球的另一边出现,准备完成我们延伸到2022年的科学任务,”喷气推进实验室的布鲁斯·班纳特(Bruce Banerdt)说,他是洞察号的首席研究员。“我们有一辆很棒的汽车和一个顶尖的团队;我期待InSight在未来能有更多的新发现。”

更多关于使命

JPL管理NASA科学任务局的洞察力。Insight是美国宇航局发现计划的一部分,由阿拉巴马州亨茨维尔的机构的马歇尔空间航班中心管理。丹佛的洛克希德马丁斯空间建造了洞察宇宙飞船,包括其巡航舞台和着陆器,并支持使命的航天器业务。

许多欧洲合作伙伴,包括法国中心国家D'études(CNES)和德国航空航天中心(DLR),正在支持洞察力使命。CNES为NASA提供了内部结构(SEIS)仪器的地震实验,并在IPGP(Institut de Physique Du Globe de Paris)的主要调查员。SEIS的重大贡献来自IPGP;德国Max Planck太阳能系统研究所(MPS);瑞士瑞士联邦理工学院(Eth Zurich);伦敦帝国学院以及英国的牛津大学;和喷气推进实验室。DLR提供了热流和物理特性包(HP3)仪器,波兰科学院空间研究中心(CBK)和波兰Astronika做出了重大贡献。西班牙的Centro de Astrobiología (CAB)公司提供了温度和风传感器。

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