
Rod Pyle是太空作者和纪录片制作人。他领导了领导培训NASA约翰逊(Johnson)航天中心的高级管理人员中心(Johnson Passion Center),并为太空探索和组织原则提供了广泛的文章。皮尔的最新书是“创新NASA方式:利用组织的突破性成功”(McGraw-Hill,2014年)。他向Space.com的专家声音:专家和见解。
随着复杂的天空起重机系统的巨大成功,该系统在2012年8月向火星传达了好奇心,从那时起,漫游者的成功就会迅速努力,为另一种好奇的计划而努力火星漫游者希望在2020年推出机会中访问红色星球。
在功能上,2020年漫游者是虚拟的克隆好奇心。它甚至将利用好奇心(美国库存中的少数几个)来利用备用核电源。通过降低开发成本,这可以节省超过十亿美元的估计成本。然而,尽管依靠当前的技术,工程师仍需要创新许多新的设计才能使这一任务取得成功。
首先,有任务本身。一旦2004年火星勘探流浪者(MERS)的精神和机会证实了遥远过去的湿火星的证据(诱人的承诺来自1997年的轨道和探路者),好奇心的目的被确认为天文学任务。这样,NASA并不是说它会像维京人在1970年代那样寻找生活。相反,它将在火星表面上寻求以前的可居住环境。登上船的乐器将特别适应该任务目标。从Chemcam激光射击光谱仪到SAM和Chemin载板实验室,再到粉末采集钻机或垫子,钻头,整个漫游者都针对该任务进行了优化,同时仍然能够进行其他研究活动。
由于好奇心在火星上的近两个地球年度流入了大量的结果,因此所学习的经验教训可以应用于2020 Rover及其任务设计。这台新机器将履行两项主要职责。首先,它将继续完善有关曾经可行的环境的数据,并测试生物签名 - 过去的化学迹象。其次,它将确定看起来很有希望的岩石和土壤 - 对于选定的地点,计划采集核心样品,然后存储这些样品,以便以后通过样本返回任务取货,尚未确定(尚未资助)。
继续满足技术要求,正是这种增强的样本收集和缓存能力将乞求创新。新的漫游者将携带更新的钻头和核心采样机制,进化的仪器包装,以识别然后分析样品目标,并通过后续登录机将最终存储31个样品以最终返回地球,并获得一次批准。
自从1970年代的维京计划以来,火星任务的乐观态度如此之高。对于维京来说,预期以土壤样品的基本板载测试为中心,试图找到类似地球的微生物。对于2020年的漫游者来说,乐观是由于可能检测到过去(甚至可能存在)生命形式而推动的。缓存样品的归还是一个更大的挑战,涉及降落,缓存检索,升空和会合,并配备有能力将样品归还地球的航天器。从来没有尝试过如此涉及的多步任务,尽管样本仪是2020年任务的一部分,但返回旅行不是。正如JPL团队成员喜欢说的那样:“火星很难。” [“ NASA Way创新”(美国2014年):摘录这是给出的
也许更具挑战性的是找到要去那里的钱,而对于样本返回的情况,要回来。
那么,这项新任务及其继任者还有什么创新?好奇心具有简单的,浅层的样品采集机制,但是机器人的深度钻探,尤其是核心萃取技术仍处于起步阶段。将几英寸的岩石钻成粉末,然后将其中的几克运输到收集鼓中是一回事。提取核心样本更具挑战性。请记住,是泥岩还是更艰难的目标,这些是岩石流浪者将进行采样。这将需要可以进行渐进但谨慎的创新,这些创新可以经过设计,测试,测试,并部署在苛刻而遥远的环境中。
同样,机上分析仪器将是一个挑战。维京陆地机器人缩小了一个基本的生活科学实验室,以至于洗碗机的大小。快进到好奇心,您拥有可以将样品测试到分子水平的机器,甚至揭示了大气分析和岩石样品烘烤散发的同位素数量。在岩石和土壤样品中搜索真正的生物签名将需要更多的技巧和技术敏锐度。 [NASA太空技术,科学与探索目标2015年在图片中)]
2020年的漫游者将在整体设计和功能方面很大程度上依赖好奇心的成功平台。差异主要在上述领域 - 仪器和采样改进。但是,随后的着陆任务(以火星土壤样本返回)将需要新的总体设计和对着陆系统的另一个重大改革。探路者和Mer Rovers使用安全气囊弹跳到着陆点上,以擦去能量。使用的好奇心(以及2020年的漫游者将使用)引导入口和Sky-Crane系统,令人惊叹的火箭包和速效设备,在2012年运作良好。这种变化取决于着陆器的质量以及对登陆精确度的不断提高的渴望。返回的样品任务将旨在寻找2020年漫游者留下的样品库,可能会更重,并且需要一个新的着陆系统。该系统可能是好奇心的导数,但目前正在研究中。来自好奇心的许多工程团队都转移到了2020年的任务中,有些人被派去学习新的和替代的着陆技术。这可能需要一个可折叠的着陆阶段,该阶段在达阵期间被压碎,吸收了许多能量。或者它可能利用涉及不同配置中较大火箭的东西。或者,当世界在2000年代初期首次注视着天空起重机时,它可能是一个尚未构思的系统。
根据好奇心的经验,新的和创新的指导技术也正在开发中。该航天器通过惯性引导和范围雷达的范围引导到其狭窄的着陆走廊。简而言之,它知道其相对于火星的确切位置遇到大气时,然后计算出导航调整以达到Gale Crater的指定位置。外壳的速度和大气测量方法完善了这条滑行路径。这是一个了不起的计算。
火星2020年任务将减少登陆区域的大小,或“登陆椭圆”的规模 - 降低到约4英里x 7英里,比好奇心小于一半。正在研究两种有希望的技术。首先,称为范围触发器,仅在测量与表面的距离并考虑其他变量(例如风速和空气密度)(以前的着陆器通过测量速度来做到这一点)后才释放降落伞。第二个地形相对导航,将已知地标的轴承轴承的测量与其他板载尺寸相结合,以进一步完善着陆精度。这些技术和其他技术将有助于指导2020年的漫游者到其主要的着陆点,然后随后进行样品回收任务(如果有)到2020年漫游者准备的样品缓存。
当然,在这条道路的尽头是人类探索火星的目标。除非其他一些目标变得如此诱人以取代它,否则火星仍然是人类太空飞行的圣杯。好奇心任务的组成部分,特别是辐射检测工具,是继续制定现实的任务计划以达到红色星球的关键工具。 2020年的漫游者将返回更多对人类生存至关重要的数据,并返回火星。它还可以根据最终仪器和实验选择来测试原位资源利用策略。当然,样本回报将提供有关如何利用表面环境并使人类探险家安全的信息。
但这在将来一切都很远。机器人探索必须在任何船员任务之前。随着预算和竞争优先级,火星勘探计划必须保持聪明,灵活和创新的目的,才能保持课程。无论新设计可能需要什么,您都可以确保JPL的设计师,研究人员和工程师会提出新的,很可能令人震惊的方法来应对继续探索红色星球的挑战。以渐进和破坏性的术语,创新的精神是活着的,我们准备再次前往火星。
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