“火星2020”任务复制了“好奇号”的大部分进入、降落和着陆(EDL)系统,以及它的大部分探测器设计。这项任务推进了几项创新,包括测量大气的传感器、摄像头和麦克风。与“好奇号”相比,“毅力号”有能力在更具挑战性的地形上着陆,使更多崎岖不平的地点成为安全着陆的候选者。

入门,下降和着陆

当航天器到达地面上方约125公里(约78英里)的火星大气中,EDL阶段始于距离表面上方约125公里,并以火星表面的虎安全和声音结束。

描述2012年“好奇号”着陆的“恐怖七分钟”的视频在网上疯传,但使用的是电脑生成的动画。没有人“见过”“空中吊车”的动作——降落伞在火星大气层中打开,火星车通过一根绳索从下降台下降到火星表面,两者之间的缰绳被切断,火星车着陆后下降台飞走。除了提供工程数据外,一套摄像机和一个麦克风将给地球上的人们带来一种前往红色星球表面的戏剧性体验。

就像好奇心,火星2020的引导入口,下降和着陆系统在奇妙着陆前比可能的更精确的着陆区域,在火星表面上降落一个非常大,重型罗孚的能力。

毅力带有麦克风,可以记录下降的声音。当流动炉下降到表面时,该麦克风记录了音频。声音可能包括大气,风的摩擦,随着罗孚陆地流离失所的灰尘和灰尘的声音。工程师正在易于使用,商店购买的硬件优化了这种麦克风的空间。它不太可能在降落之外工作。如果它确实生存了,火星风的声音和工作漫游者的声音 - 例如车轮转动,转动头部的电机,或者保持温暖的热泵 - 可能是可听的。

范围触发器

这很难降落火星,甚至更难地降落到靠近其主要科学目标的流动站。以前的流浪者已经降落在旨在为学习的地区的一般附近降落,但是宝贵的几个月和几个月可以用来乘坐前往素数。火星2020年首次使命团队有一个策略将流动站放在地上,比以前更接近其主要目标。

这位艺术家的概念显示了NASA在美国国家航空航天局的好奇虎到火星地面时的天空机动。(NASA / JPL-CALTECH)

新的精密着陆技术的关键是选择释放宇宙飞船降落伞的“触发器”的正确时刻。MARS 2020上称为范围触发的能力将在于降落伞的部署时间。早些时候的任务尽早部署了他们的降落伞,因为航天器达到了所需的速度。

而不是尽早部署,范围触发基于航天器相对于所需着陆目标的位置部署降落伞。这意味着降落伞可以在早期或以后部署,具体取决于它的所需目标的关闭程度。如果航天器将过时地过时,降落伞将提前部署。如果它会缺少目标,降落伞将在后来部署,航天器飞到其目标一点后。

“射程触发”策略可以将“毅力”发射到离科学家最想研究的着陆点更近几英里的地方。该技术将着陆椭圆(一个椭圆形的着陆区域目标)的尺寸减少了50%以上,允许任务团队在一些地点着陆,因为在表面上有更多的危险,较大的椭圆太危险。

它可以使漫游者往返于其主要工作地点的时间减少一年。“远程触发”的另一个潜在优势是,它将减少未来火星样本返回任务的风险,因为它将帮助任务着陆更接近储存在火星表面的样本。

地形相对导航

降低进入、下降和着陆的风险需要两件事:准确地知道探测器的方向,以及在面对复杂地形时转向更安全的地方的能力。到目前为止,由于着陆的风险,许多具有危险地形的潜在着陆地点都被禁止进入。在过去的火星任务中,99%的潜在着陆区域(着陆椭圆区域)必须没有危险的斜坡和岩石,以确保安全着陆。

地形相对导航有助于安全地对火星安全的持续防火,特别是当下面的表面充满了陡峭的斜坡和大岩石等危险时。在现有特派团中,在进入火星氛围之前,携带流动仪的航天器估计其相对于地面的位置,以及在进入的过程中,基于通过深度空间网络提供的辐射数据的初始猜测。该技术在EDL之前的估计误差为约0.6至1.2英里(约1-2公里),在进入期间生长。

使用地形相对导航,毅力将估计其位置,同时降落在降落伞上的火星氛围。允许流动站确定相对于地面的位置,精度约为200英尺(60米)或更小。

以下是它的工作原理:首先,轨道指的是着陆网站的地图,包括已知的危险。然后,流动站将地图存储在其计算机中。在降落伞上下降时,罗孚拍摄了接近表面的照片。为了确定它的头脑,流动站很快比较它在图像中识别图像中的标志性标记。如果它朝向直径约985英尺(300米)的危险场所(围绕两个专业棒球场的尺寸并排),则流动站可以改变方向并转移到更安全的地面。

使用地形相对导航,毅力将估计其位置,同时降落在降落伞上的火星氛围。允许流动站确定其相对于地面的位置,精度约为200英尺(60米)或更小。

Medli2.

该用于EDL的下一代传感器套件收集了航天器上的温度和压力测量。原仪器 - MSL入门,下降和着陆仪(Medli) - 仅收集来自隔热罩的数据;MATLI2在MARS 2020上收集来自隔热罩和体内的数据。

这些数据有助于工程师验证他们的模型,以设计未来的EDL系统。来自MEDLI2和MEDA(探测器表面气象站)的大气数据可以帮助科学家和工程师了解大气密度和风。这些研究对于降低机器人和未来人类火星任务的风险至关重要。

相机

“火星2020”有一套照相机,可以帮助工程师了解在EDL期间发生了什么,这是该任务中最危险的部分之一。对于“火星2020”的“毅力”号探测器,工程团队正在增加几个摄像头,以更详细地记录EDL。他们将拍摄火星2020降落火星表面的全彩视频。

相机在下来的一些情况下将有助于使命策划者决定流动站的第一个驱动器。该设备将帮助工程师理解在坚持不懈的土地上会发生什么,复古火箭队吹入大气中的大气,以及车轮和腿在恒定最终将其重量放在火星上时如何应对。

MARS 2020摄像机套件包括降落伞上方的照相机,一个下降阶段的下眼摄像机,以从上面查看流动仪,一个流浪者向上看看相机,以便从Skycrane降低流动站,并且一个漫游者向下看看的摄像头。

火星2020将在太空勘探历史上第一次提供火星的前排座位。

资源

Jezero Crater Flyover.

2020年登陆火星


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本文首先出现在6月,2020个问题金宝搏官网杂志。

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