NASAs Perseverance rover gennemgår prøvelser ved ild, is, lys og lyd

, Mens bilproducenter byggede over 92 millioner motorkøretøjer til denne verden i 2019, NASA byggede kun en til Mars. Perseverance Mars roveren er enestående, og den test, der kræves for at gøre den klar til at rulle på de ringe (og ikke-asfalterede) gader på Den Røde Planet er også enestående.

Fordi hardware ikke kan repareres, når først roveren er på Mars, holdet skal bygge et køretøj, der kan overleve i årevis på en planet med straffende temperaturskift, konstant stråling og altid tilstedeværende støv. For at sikre beredskab, de satte Perseverance gennem et testprogram, der er hårdere end turen til Mars og det miljø, den vil støde på, når den først er der.

"Mars er hård, og det ved alle, " sagde projektleder John McNamee fra NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. "Hvad de måske ikke er klar over er, at for at få succes på Mars, du er nødt til at teste det absolut ud af det her på Jorden."

Mens de unikke test udført for projektet talte i tusindvis, her er en håndfuld, der skiller sig ud.

Lyden og raseri

Det er ingen hemmelighed, at høje lyde kan være skadelige for din hørelse. De kan også være skadelige for et rumfartøj, i det mindste når de er på det niveau, de stødte på ovenpå løfteraketten under opstart. Disse straffende decibel kan faktisk få dele og komponenter til at løsne sig.

Længe før roveren blev sendt til Kennedy Space Center i Florida som forberedelse til sommerens opsendelse, ingeniører placerede det i et særligt kammer hos JPL og, brug af nitrogenladede højttalere, blæste væk på den med tilfældige bølger af lyd så høje som omkring 143 decibel - højere end hvad du ville støde på, når du stod bag en brølende jetmotor. Ved flere lejligheder under den daglange akustiske test, de standsede for at inspicere roveren og dens omgivelser, leder efter noget, der kunne have løsnet sig, brækket eller faldet af. Nogle fastgørelsesanordninger til rumfartøjskomponenter skulle strammes og et par elektriske kabler udskiftes, men missionsholdet kom derfra med øget tillid til, at selvom Perseverance helt sikkert vil blive rystet under opsendelsen, intet skal røre.

Åh, Faldskærm

Spørg ethvert medlem af Mars 2020-missionens tilmelding, nedstignings- og landingshold, og de vil fortælle dig, at det ikke nytter noget at rejse gennem 314 millioner miles (505 millioner kilometer) interplanetarisk rum, hvis du ikke kan holde landingen fast. Ved 70,5 fod (21,5 meter) i diameter, roverens supersoniske faldskærm har alt at gøre med at få det til at ske. Der går en masse arbejde i at sikre, at en slisk udfolder sig rigtigt og kan udføre arbejdet uden at makulere eller blive viklet sammen.

Perseverances faldskærm er baseret på det design, der med succes blev fløjet af Mars Curiosity i 2012. Men, da udholdenhed er lidt tungere end nysgerrighed, ingeniører styrkede deres faldskærmsdesign. Men hvordan kan man være sikker på, at den vil gøre, hvad der forventes af den? Prøve, prøve, prøve.

Først, holdet fokuserede på at verificere, at slisken ville holde sig under belastningen af ​​at bremse et hurtigt bevægende rumfartøj ned i Mars atmosfære. I sommeren 2017 de rejste til National Full-Scale Aerodynamics Complex ved NASA's Ames Research i Californiens Silicon Valley for at observere forsøgsudlægninger på tæt hold i en vindtunnel, kontrollerer håndværket og leder efter uventet adfærd.

Mere komplekse evalueringer ville komme mellem marts og september 2018. Holdet testede slisken tre gange under Mars-relevante forhold, ved hjælp af Black Brant IX raketter afsendt fra NASAs Wallops Flight Research Facility i Virginia. Den sidste testflyvning, den 7. sept. udsat slisken for en 67, 000 pund (37, .

Holdet testede også sliskens udlægningsmørtel. Perseverances faldskærm er pakket ind i en aluminiumsbeholder så tæt, den har tætheden af ​​eg. Mørtlen er en cylindrisk beholder, der er vugget på toppen af ​​aeroshellen, som indkapsler roveren. På tidspunktet for implementeringen et eksplosivt drivmiddel ved bunden af ​​mørtlen vil affyre den omhyggeligt bundtede række af nylon, Technora og Kevlar med den helt rigtige hastighed og bane ind i Mars slipstrøm.

Evalueringer af udsættelse af mørtel fandt sted i vinteren 2019 på et testanlæg i det centrale Washington. Temperaturen på mørtelbeholderen under den første test synkroniserede tæt med den omgivende lufttemperatur - omkring 70 grader Fahrenheit (21 grader Celsius). Den anden og tredje blev henrettet med mørtlen nedkølet til minus 67 grader Fahrenheit (minus 55 grader Celsius) - et godt stykke under den temperatur, som mørtlen forventes at skyde ved under den faktiske opstilling på Mars (14 grader Fahrenheit, eller minus 10 grader Celsius). Mørtlen bestod alle tre tests med glans.

Kører varmt og koldt

Solens stråler opvarmer en hvidmalet rover anderledes, end de ville, sige, en Mars-sten. For bedre at forstå, hvad temperaturfølsomme instrumenter og undersystemer vil støde på, holdet testede Perseverances "termiske model". I oktober 2019, de placerede roveren i JPL's 25 fod brede, 85 fod højt (8 meter x 26 meter) vakuumkammer til en dagslang test, hvor kraftige xenonlamper flere etager under strålede opad, at ramme et spejl i toppen af ​​kammeret for at gennemvæde rumfartøjet med lys.

Efter at lamperne er varmet op og nået den samme intensitet af sollys, vil roveren støde på ved sit landingssted i Jezero-krateret, en ingeniør klatrede ind og målte "sollyset", der nåede forskellige dele af roveren. Data fra testen blev brugt til at opdatere roverens termiske model, give holdet den sikkerhed, de havde brug for, for at fortsætte med næste trin i jordbaseret koldtest.

Da solintensitetstestene var afsluttet, ingeniører lukkede dørene og evakuerede størstedelen af ​​atmosfæren i kammeret for at simulere Mars' tynde atmosfære, som har omkring 1% af jordens atmosfæriske tæthed. Derefter blev kammeret afkølet til minus 200 grader Fahrenheit (minus 129 grader Celsius), og for en ugelang undersystemkontrol, de kørte computerprogrammer, løftede fjernmålingsmasten og antennerne, drejede hjul, og indsatte Mars Helikopteren for at sikre, at roveren kan klare selv de koldeste Mars-nætter.

Kamera klar

Mars 2020-missionen lancerer 25 kameraer til den røde planet, et rekordantal for en interplanetarisk ekspedition. Efter installation, hvert kamera på vej til den røde planet skulle gennemgå en "øjen"-undersøgelse.

Med et kamera kaldet WATSON, som har til opgave at tage nærbilleder og (om nødvendigt) video af stenteksturer, projektingeniører optog scenen, mens de dansede og vinkede. Målet:at bestemme billedkameraets billedhastighed og eksponeringstid, og computerens evne til at opbevare og overføre dataene.

For andre billeder, testen var lidt mere formel og streng. Processen kaldes maskinsynskalibrering og involverer brug af måltavler med gitter til at etablere en baseline for et kameras optiske ydeevne. Resultatet? Missionens vision var 2020.

Om Mars 2020-missionen

Uanset om de arbejder på den endelige montering af køretøjet i Kennedy Space Center, test af software og delsystemer hos JPL, eller (som størstedelen af ​​teamet gør) fjernarbejde på grund af sikkerhedsforanstaltninger for coronavirus, Perseverance-teamet er stadig på vej til at møde åbningen af ​​roverens lanceringsperiode. Uanset hvilken dag Perseverance lanceres, det vil lande ved Mars' Jezero-krater den 18. februar, 2021.

Perseverance-roverens astrobiologiske mission vil søge efter tegn på gammelt mikrobielt liv. Det vil også karakterisere planetens klima og geologi, indsamle prøver til fremtidig tilbagevenden til Jorden, og bane vejen for menneskelig udforskning af den røde planet. Perseverance rover-missionen er en del af et større program, der inkluderer missioner til Månen som en måde at forberede sig på menneskelig udforskning af den røde planet. Anklaget for at returnere astronauter til Månen i 2024, NASA vil etablere en vedvarende menneskelig tilstedeværelse på og omkring Månen i 2028 gennem NASAs Artemis-måneudforskningsplaner.