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美国宇航局喷气推进实验室(JPL)团队度过了重要而成功的一年。二月,团队降落火星上的毅力号漫游者。九月,火星车空心它的第一个岩石样本。
到目前为止,毅力号已经使用了43个样品管中的5个,4个用于岩石样本,1个用于火星大气样本。现在,美国宇航局的团队正在进行“毅力号”任务的下一个复杂步骤:将这些岩石样本带回地球。
这部分任务预计需要10年的工作,包括多个NASA中心和NASA在欧洲航天局(ESA)的欧洲合作伙伴。
美国宇航局的计划就是向火星发射另一个着陆器。下一个着陆器将配备一个漫游者,它将前往“毅力号”收集样本,以及一枚火箭,它将把样本带到环绕火星的欧洲航天局航天器上。
在轨道飞行器中,太空舱将为它的最后一次地球之旅做准备。轨道飞行器将需要密封样本,对密封进行消毒,并将样本放入地球返回舱。从那里,它会被送到地球。
美国宇航局的喷气推进实验室团队已经成功地9次登陆火星,但在这项雄心勃勃的任务中,还是有几个第一次。为了使着陆器能够在火星上携带和发射火箭,它需要非常坚固。目前,它重约5291磅,是飞往火星的同类航天器中最大、最重的。
此外,从着陆器发射的火箭被称为“火星上升飞行器”,这将是第一个从另一个星球发射的火箭。
测试
NASA的“样本寻回器”着陆器的重量几乎是“毅力号”着陆器的两倍,“毅力号”是用火箭动力喷气背包上的电缆降至火星表面的。
反向火箭将减缓它的下降速度,但着陆器没有喷气背包来帮助减少着陆时的影响,所以所有的压力都必须由着陆器的腿吸收。
在喷气推进实验室一个仓库般的空间里,由帕夫莉娜·卡拉菲里斯领导的团队一直在试图预测着陆器在火星上的表现。为了做到这一点,他们已经反复投掷一个原型着陆器,使用高速摄像机观察原型机腿撞击底座的方式。
原型机的每条腿上都有一个类似于qr的代码,帮助相机跟踪着陆器的运动。原型机的重量只有将前往火星的着陆器的三分之一,这将帮助科学家了解着陆器在火星低重力下如何移动。科学家们还将发射一个全尺寸着陆器。
卡拉菲利斯说:“旅程的最后一步非常重要。“你必须考虑到各种各样的着陆条件,比如岩石,或者非常柔软的沙子,或者有一定角度降落。这就是为什么我们必须做所有这些测试。”
着陆后,科学家需要考虑如何从着陆器上发射两级火箭。着陆器上的火箭将有9英尺长。它的重量,加上排气,可能会使着陆器打滑或倾斜。
为了防止这种情况发生,科学家们创建了一个系统,火箭在点火前被抛向空中。该过程称为垂直喷射受控泄放(VECTOR)。
VECTOR系统还增加了火箭在发射过程中的轻微旋转。这会使火箭向上倾斜,远离这颗红色星球的表面,这意味着着陆器可能定位错误或倾斜,但火箭仍然可以成功发射。
火箭将以每秒16英尺的速度抛向空中。在测试过程中,一枚881磅的测试火箭被用装有气体动力活塞的支架抛向11英尺高的空中。悬挂在44英尺高的塔上的电缆卸下了超过一半的测试火箭重量,以模拟火星引力。
喷气推进实验室系统的首席工程师克里斯·查特利尔(Chris Chatellier)说:“这有点像在一个非常快的过山车上,有人撞到刹车。”“有很多安全方面需要考虑。测试是在一个非常可控的事件序列中进行的,所有人都在大楼外。”
夏特利尔的团队今年已经进行了23次测试,并在测试过程中对火箭的质量和重心进行了调整。该计划是在明年测试一枚发射到更高空中的重型火箭。
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