火灾,冰,光和声音试验:美国宇航局的新火星流浪者坚持不懈

坚持不懈火星罗弗降落伞

这张GIF动画展示了美国宇航局“毅力号”探测器登陆火星的降落伞测试成功。这组照片拍摄于2018年9月7日,先进超音速降落伞充气研究实验(ASPIRE)项目第三次也是最后一次飞行期间。来源:美国国家航空航天局/姓名

该机构的新火星流动仪通过一系列真空室,声学腔室和更多的测试来准备红色星球。

虽然汽车制造商于2019年为此世界建造了超过9200万辆机动车辆,美国宇航局只为火星建造一个。坚持不懈的火星流浪者是一种,并且需要测试的测试准备滚动红色星球的平均(和未铺砌)街道是一种也是一种。

由于探测器一旦进入火星,硬件就无法修复,因此研究小组必须建造一种能够在一个温度变化严重、辐射持续、尘埃不断的星球上存活数年的运载工具。为了确保准备就绪,他们进行了一项比火星之旅和到达火星后的环境更困难的测试计划。


这段视频强调了2019年9月至12月间,美国宇航局“毅力”号漫游者在南加州喷气推进实验室完成的一些测试。图片来源:NASA /JPL.加州理工学院

南加州NASA喷气推进实验室的项目经理约翰·麦克纳米说:“火星很艰难,这一点大家都知道。”“他们可能没有意识到的是,要想在火星上取得成功,你必须在地球上进行彻底的测试。”

虽然在成千上万的项目编号执行了独特的测试,但这是一个脱颖而出的少数。

火星代表团声音检查

在南加州喷气推进实验室的环境测试设施进行声学测试之前,将携带美国宇航局“毅力号”漫游者的宇宙飞船将进行声学测试。该照片拍摄于2019年4月11日。来源:美国国家航空航天局/姓名

声音和愤怒

这是一个秘密,大声噪音可能对您的听证有害。它们也可能对航天器有害,至少当它们在升降机期间在发射车辆上遇到的水平时。那些惩罚的分贝实际上可以使零件和组件松动。

早在探测器被运往在佛罗里达州肯尼迪航天中心发射在准备今年夏天的,喷气推进实验室的工程师们把它放在一个特殊的室,使用nitrogen-charged扬声器,抨击了随机海浪的声音高达143分贝,声音比你遇到站在咆哮的喷气发动机。好几次在一整天的声学测试,他们停止检查探测器及其周边地区,寻找任何可能放松,损坏或脱落,有些紧固件将航天器组件必须收紧和一些电缆更换,但任务团队增加了信心,恒心发射期间肯定会动摇,不应该搅拌。

哦,滑道

问问“火星2020”任务进入、下降和着陆小组的任何成员,他们都会告诉你,如果你不能坚持着陆,在3.14亿英里(5.05亿公里)的星际空间中旅行也没什么意义。直径70.5英尺(21.5米)的探测器的超音速降落伞是实现这一目标的关键。为了确保降落伞正确展开,并确保降落伞不会碎裂或缠结在一起,需要做很多工作。

“毅力”号的降落伞是基于2012年火星“好奇号”成功飞行的设计。然而,由于“恒心号”比“好奇号”稍重,工程师们加强了降落伞的设计。但是,如何确保它能达到预期的效果呢?测试,测试,测试。

首先,该团队专注于验证降落伞是否能承受快速移动的航天器在火星大气层中减速的压力。2017年夏天,他们前往位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的国家全尺寸空气动力学综合设施,观察风洞中试运行的降落伞,检查工艺并寻找任何意外行为。

风洞测试毅力号漫游者降落伞

在2017年6月18日,2017年6月18日将于2月18日在火星上降落的超音速降落伞设计,在加利福尼亚州硅谷的美国宇航局Ames研究中心的风洞中进行了测试。信用:美国国家航空航天局/杰普 - 卡特克/艾米斯

2018年3月和9月在2018年3月之间的评估更复杂。该团队在MAS相关条件下测试了三次Chute,使用从NASA的Wallops飞行研究设施在弗吉尼亚州推出的黑色布兰特IX探测火箭。该最终测试飞行9月7日,美国宇航局将降落伞暴露在6.7万磅(3.7万公斤)的载荷下——这是迄今为止超音速降落伞承受的最高载荷,比在火星大气层部署时降落伞预计承受的载荷高出85%。

发射火星降落伞

这款动画GIF显示了将于2021年2月18日使用的迫击炮系统的测试,以便为美国宇航局的坚持罗弗部署降落伞。该测试于2019年11月在华盛顿中心的一个设施进行。来源:美国国家航空航天局/姓名

该小组还测试了降落伞的迫击炮。“恒心号”的降落伞被紧紧地装在一个铝制的罐子里,密度堪比橡木。迫击炮是一个圆柱形的罐子,装在飞行器的外壳上。在部署的时候,迫击炮底部的爆炸推进剂将以适当的速度和轨道将精心捆绑的尼龙、Technora和凯夫拉尔纤维发射到火星滑流中。

迫击炮部署评估在2019年冬季进行了华盛顿中心的测试设施。第一次试验期间砂浆罐的温度与环境空气温度紧密联系 - 约70度华氏温度(21度摄氏)。第二次和第三次发射时,迫击炮的温度为零下67华氏度(零下55摄氏度),远低于迫击炮在火星实际部署时的预期发射温度(14华氏度,或零下10摄氏度)。迫击炮成功地通过了这三项测试。

跑冷热

太阳光线对涂有白色油漆的漫游者的加热与火星上的巨石不同。为了更好地了解对温度敏感的仪器和子系统将会遇到什么,研究小组测试了“恒心”号的“热模型”。2019年10月,他们将月球车放置在喷气推进实验室宽25英尺、高85英尺(8米×26米)的真空室中进行了一天的测试。在那里,几层楼以下的大功率氙灯向上照射,照射到腔室顶部的镜子,使光线照射到航天器。

在灯泡加热并达到相同的阳光强度之后,流浪者将在其着陆现场遇到Jezero火山口一名工程师爬进去测量“阳光”到达探测器的不同部分。测试的数据被用来更新漫游者的热模型,这给了团队他们需要进行下一步地面冷测试的保证。

一旦太阳能强度测试得出结论,工程师就关闭了门,疏散了腔室中大部分大气,以模拟火星的薄大气氛,其大气密度约为地球的大气密度。然后将腔室冷却至减去200华氏度(减去129摄氏度),并且对于一周的子系统检查,他们运行计算机程序,抬起遥感桅杆和天线,转动的轮子,并部署火星的直升机以确保漫游者能够应对火星上最冷的夜晚。

毅力罗孚冷冻

这张GIF动画展示了在NASA喷气推进实验室的空间模拟室进行冷测试期间,“坚忍”号漫游者的遥感桅杆的部署。这次测试于2019年10月进行。来源:美国国家航空航天局/姓名

相机准备好了

“火星2020”计划向这颗红色星球发射了25台摄像机,创下了行星际探险的记录。安装完毕后,每台飞往这颗红色星球的相机都必须接受“眼睛”检查。

这台名为“沃森”的相机的任务是拍摄岩石纹理的特写照片和(如果需要的话)视频,项目工程师记录下了他们跳舞和挥手的场景。目的:确定成像仪的帧率和曝光时间,以及计算机保存和传输数据的能力。

对于其他摄影师来说,这个测试更正式更严格。这个过程被称为机器视觉校准,包括使用带有网格的目标板来建立相机光学性能的基线。结果呢?该任务的愿景是2020年。

测试火星2020漫游者愿景

在这张照片里,工程师们正在测试安装在NASA“毅力号”火星探测器桅杆顶部和前底盘上的照相机。这张照片是2019年7月23日在美国宇航局南加州喷气推进实验室拍摄的。来源:美国国家航空航天局/姓名

关于火星2020任务

无论他们是在肯尼迪航天中心进行航天器的总装工作,还是在喷气推进实验室测试软件和子系统,或者(正如团队中的大多数人正在做的那样)由于冠状病毒的安全预防措施而进行远程工作,不屈不挠的团队仍将按计划迎接月球车发射期的开始。无论“毅力”号哪天发射,它都将于2021年2月18日在火星的Jezero火山口着陆。

“毅力号”漫游者的天体生物学任务将寻找古代微生物生命的迹象。yabo124它还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。“不屈不挠”号漫游者任务是一个更大计划的一部分,该计划还包括登月任务,为人类探索红色星球做准备。NASA负责在2024年将宇航员送回月球,并将通过NASA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。

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