NASA坚持不懈的Mars Rover非凡的机器人样品聚集系统

火星坚持不懈的流动站的样本缓存系统

喷气推进实验室的工程师们在这段视频中监控着“毅力号”漫游者的样本缓存系统的测试。完整的视频,见下面。来源:美国国家航空航天局/姓名

两名宇航员在阿波罗11号上收集了月球岩石。需要三个机器人系统一起工作来收集第一个火星岩石样本返回地球。

样品阿波罗11从月球带回地球的是人类首先来自另一个天体。美国国家航空航天局“火星2020坚毅号”探测器将从另一个星球(红色星球)收集第一批样本,以便在后续任务中返回地球。“恒心”号漫游者将依靠有史以来送入太空的最复杂、最能干、最干净的装置——样本缓存系统来代替宇航员。

在样品系统的心脏的43个样品管中的最终39被装载,以及将持有它们的储存组件,在5月20日在佛罗里达州肯尼迪航天中心的恒星持续的流动站。(其他四个管已经装入样本缓存系统中的不同位置。)最终管的整合标记为准备的最终关键步骤之一火星坚持不懈的流动站推出

“虽然你会禁不住惊叹当年阿波罗取得的成就,但他们确实有一样东西是我们不具备的:地面部队,”美国宇航局(NASA)南加州喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)火星2020坚毅号(Mars 2020 Perseverance)探测器的总工程师亚当·斯特尔茨纳(Adam Steltzner)说。“为了让我们收集第一批火星样本返回地球,我们用三个机器人代替了两名宇航员,它们必须像瑞士手表一样精确地工作。”


来自月球的第一个样品被两个宇航员收集。收集的第一个用于从火星返回地球收集的样本将使三个机器人乘坐坚持不懈的流动站。他们一起组成了这个视频中详细的特派团的样本缓存系统。图像信用:美国宇航局/JPL.加州理工学院

虽然很多人认为“恒心”号漫游者是一个机器人,但它实际上类似于一组机器人一起工作。样本缓存系统位于“恒心”号探测器的前部,它本身由三个机器人组成,其中最明显的是探测器长达7英尺(2米)的机械臂。这个有五个关节的臂架固定在探测器底盘的前部,它携带一个巨大的转塔,其中包括一个旋转冲击式钻机,用来收集火星岩石和风化层(破碎的岩石和灰尘)的核心样本。

第二个机器人看起来像一个嵌在火星车前部的小型飞碟。这个被称为钻头旋转器(bit carousel)的设备是所有火星样品交易的最终中间人:它将为钻头提供钻头和空的样品管,然后将充满样品的管移到探测器底盘上进行评估和处理。

样本缓存系统中的第三个机器人是1.6英尺长(0.5米长)的样本处理臂(被团队称为“霸王龙手臂”)。它位于漫游者的腹部,在钻头旋转木马离开的地方拾取样本,在存储站和文件站之间移动取样管,以及钻头旋转木马。

精确的精度

所有这些机器人都需要像时钟一样精确地运行。但是,典型的瑞士天文钟只有不到400个部件,而Sample缓存系统却有3000多个。

“听起来好像很多,但是你开始意识到需要复杂性当你考虑样本缓存系统是负责自主钻入火星岩石,拿出完整的核心样本,然后密封气hyper-sterile血管基本上没有任何Earth-originating有机物质可能妨碍未来的分析,“Steltzner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、最复杂的机制。”

这次任务的目标是收集一打或更多的样本。那么,这三个机器人、蒸汽箱大小的迷宫般的电动机、行星齿轮箱、编码器和其他设备,是如何小心翼翼地协同工作来带走它们的呢?

Steltzner说:“从本质上讲,在我们的旋转冲击式钻头取得岩芯样本后,它会旋转并与钻头旋转器的四个对接锥中的一个对接。“然后钻头旋转器将充满火星的钻头和探测器内部的取样管旋转到一个我们的取样处理臂可以抓住它的位置。该机械臂将填充的样品管从钻头中取出,并通过样品缓存系统内的摄像机对其进行成像。”

样品管成像后,小机械臂将其移动到体积评估站,在那里推杆向下推样品以测量其大小。“然后我们回去再拍一张照片,”Steltzner说。“之后,我们拿起一个密封物——一个小塞子——作为取样管的顶部,然后回去再拍一张照片。”

接下来,样品缓存系统将管子放在密封站中,其中机构用盖子密封地密封管。“然后我们把管子拿出来,”补充了Steltzner,“,我们将它返回到首次开始的地方。”

设计和制造该系统,然后将其整合到“恒心”系统中,这是一个长达7年的努力。工作还没有完成。就像漫游者上的其他东西一样,样本缓存系统有两个版本:一个是留在地球上的工程测试模型,另一个是飞往火星的飞行模型。

“工程模型与飞行模型在任何方面都是相同的,我们的工作就是试图打破它,”Kelly Palm说,他是喷气推进实验室样品缓存系统集成工程师和火星2020测试负责人。“我们这么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磨损或破裂。所以我们对工程测试模型进行测试,以了解我们在火星上使用其飞行孪生模型的情况。”

为此,研究小组使用不同的岩石来模拟不同类型的地形。他们从不同的角度进行钻孔,以预测任何可以想象的情况,漫游车可能在哪里,科学团队可能需要收集样本。

“每隔一段时间,我必须花一分钟来思考我们正在做什么,”Palm说。“几年前我还在上大学。现在我正在研究一个系统,这个系统将负责从另一个星球收集第一批样本返回地球。这真是太棒了。”

关于任务

“毅力”是一个重达2260磅(1025公斤)的机器人科学家。探测器的天体生物学任务将寻找过去微yabo124生物生命的迹象。它将描述火星的气候和地质特征,为未来返回地球收集样本,并为人类探索这颗红色星球铺平道路。毅力起飞将于2020年7月30日登陆火星,并将于2021年2月18日登陆火星的杰zero陨石坑。

目前正在计划通过NASA和欧洲空间机构将特派团收集的样本所需的两种(后续的)特派团。

“火星2020坚忍号”探测器是一个更大计划的一部分,该计划还包括登月计划,为人类探索这颗红色星球做准备。NASA负责在2024年将宇航员送回月球,并将通过该机构的阿尔忒弥斯月球探索计划,在2028年之前在月球上和月球周围建立一个持续的人类存在。

2的评论关于“美国宇航局坚毅号火星漫游者非凡的机器人采样系统”

  1. 豪尔赫·马丁内斯|2020年12月27日上午4:25|回复

    这似乎有点伤感,我认为这篇文章中都没有看到,没有收集到的第一个月球岩石宇航员的名字,并带来了他们回到地球,这是一个历史性的事件,这些名称不应该忘记引用它们作为刚开在地上或两位宇航员在我看来是我国的争议
    1969年7月20日,6亿人焦急地注视着尼尔·a·阿姆斯特朗(Neil A. Armstrong)和小埃德温·e·“巴兹”·奥尔德林(Edwin E.“Buzz”Aldrin Jr.)踏上月球表面的第一步。带回岩石

  2. 写得很好,信息量很大。我认为这些管子将会在地球上进行更详细的研究。但是,有什么是在地球上可以做而在火星上用仪器做不到的?有什么结果如此重要,以至于只能在地球上由人类而不是在火星上用计算机仪器来研究?

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