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蜀彩宝快捷版_在火星着陆比你想象的要困难,NASA做了哪些准备呢?
蜀彩宝快捷版_在火星着陆比你想象的要困难,NASA做了哪些准备呢?
点击数:1626     更新时间:2020-01-10 10:36:37

蜀彩宝快捷版_在火星着陆比你想象的要困难,NASA做了哪些准备呢?

蜀彩宝快捷版,2018年11月6日,美国宇航局喷气动力实验室的原位仪器实验室(in situ instrument laboratory)里,一队科学家正对着洞察号着陆器的复制品忙活着。该小组使用虚拟现实头盔,根据探测器传回的火星地貌信息,练习塑造相应的地貌。

摄影:cassandra klos

撰文:nadia drake

摄影:cassandra klos

让我们祝愿julie wertz-chen过得无聊一些吧!

“我们感到无聊,才是好事。”这位航天系统工程师说道。毕竟,很快,wertz-chen和她的同事将试图把美国宇航局的洞察号探测器安全降落在火星上。这场绝对不无聊的盛事,会让这个本已繁忙的一周变得更加紧张。

如今,把探测器着陆在火星上,听起来似乎稀松平常,但其实一点儿都不。人类曾50多次把各种各样的设备送往火星,其中既有打算在火星着陆的,也有打算送入火星轨道的,但一半以上的此类任务都以失败告终。就2018年而言,美国是唯一一个成功将火星车送到火星地面的国家。

在管理洞察号任务的美国宇航局喷气动力实验室里,多个小组必须不断地演练,演练,再演练,确保在洞察号真正着陆之前万无一失。

洞察号试验台负责人marleen sundgaard头戴全息透镜,为洞察号复制品上的科研仪器测试工作空间。

摄影:cassandra klos

对wertz-chen而言,她参与了进入、下降和着陆组,意味着他们需要一遍一遍地使用最新的探测器轨迹信息,进行大量的飞行动态模拟。然后,他们就只能观察、等待,让轨道动力学发挥作用了。

她说:“就我们能想到的东西而言,这些模拟表现不错。很多时候,最终能把你‘弄死’的东西,都是你之前没有想到的。”

火星死亡俯冲

过去,死在火星上的探测器不止一个。

伤亡名单上最近的一个就是欧洲航空局的斯基亚帕雷利号(schiaparelli)着陆器。2016年,它在下降时失控,并最终失联。不过,与它同行的外火星号(exomars)轨道探测器却安全抵达。最值得注意的,恐怕是1999年美国宇航局的一个探测器坠毁在火星南极。此前一年,火星气候轨道器(mars climate orbiter)在火星大气层解体,原因则是不同团队并没有使用相同的计量单位。

让洞察号在北京时间11月27日凌晨安全抵达着陆地点,许多大量工作都在按照超凡的精度展开。该探测器的重量不及好奇号火星车,因此并不需要反推火箭参与,也不需要使用勇气号与机遇号曾经使用过的巨大气囊。相反,与之前的凤凰号着陆器一样,洞察号只需要在抵达火星稀薄的大气层时展开降落伞即可,之后,它便会从外星的天空中划过。

软件工程师sidney fernandez(左二)与团队里的其他工程师在实验室中工作。

摄影:cassandra klos

图中看到的石块,是他们用来试验的参照材料。

摄影:cassandra klos

wertz-chen说:“降落伞展开总是让人神经崩溃,因为它必须得发挥物理作用才行。因此,这一直都是惊险的时刻。”

之后,当隔热罩弹开之后,探测器上搭载的雷达会寻找地面并锁定着陆点。该雷达发出的数据,会告诉洞察号何时抛弃降落伞及与之相连的背板。重要的是,着陆器需要知道何时让降落发动机点火,将着陆器的下降速度降到8千米/小时。

wertz-chen说:“如果雷达因为某种原因而找不到地面,那就糟了。”

重建现实

洞察号将会沿着一条弹道轨迹抵达火星表面。这意味着,它一旦进入火星大气层,便不可操纵。任务团队的目标是将它送到平坦的埃律西昂平原(elysium planitia)。科学家专门选了这么一个平坦而又无聊的地方,原因在于,这项探测任务的成功,完全取决于无趣且没有石块的地貌。这样的地貌在着陆器部署一套监测火星内部的敏感仪器时,不会有所妨碍。

“说实话,我们想要的是一块停车场(一样的平地),但是,如果有岩石、斜坡等等,那么,仪器部署小组就得应付它们了。”洞察号项目主管tom hoffman说道。

洞察号的主要研究员bruce banerdt(中)站在探测器的复制品旁边。他与其他科学家都与探测器复制品绑在了一起,是为了确保他们不会突然释放出静电,影响试验台上的电子设备。

摄影:cassandra klos

为了真正感受洞察号着陆器所遇到的事物,仪器部署小组已经准备好在喷气动力实验室的原位仪器实验室(in situ instrument lab)里重建探测器周围的地貌。这间实验室是严格控制的试验台,能让工程师们精确地模拟火星,其中还有一台可工作的洞察号复制品。辅助他们工作的是3d增强现实头盔。洞察号着陆之后,会拍下周围地貌的照片。照片输入头盔之后,就会形成地貌图。之后,工程师们就能用试验台上的碎石塑造出与真实的火星地貌相匹配的地形。

“我们准备好了铲子、耙子和石块,让这个试验台看起来像是火星地表一样。”仪器部署小组的jaime singer介绍说。

最终,该小组将在相对安全的实验室里练习部署探测器上的各种设备,然后,他们会把相应的指令序列发给洞察号。

电脑模拟

在探测器着陆之前,科学家们还需要在虚拟环境中进行多轮试验。对任何一次探测任务来说,进入、下降和着陆小组都会一次又一次地模拟,提前寻找所有可以做的微调。

就洞察号而言,wertz-chen一直在把随时更新的轨迹信息输入到模拟运算中,然后,与一堆变量斗智斗勇,再研究最终的结果。她的目标是找出能使成功概率最高的变量组合。理想状态下,这个变量组合应该已经输入到了探测器的系统中。但是,如果需要调整任何东西,该小组都会将新的指令发送给它。

原位仪器实验室中的工程师根据头盔中看到的增强现实地貌,修整出相应的地貌。

摄影:cassandra klos

她说:“如非绝对必要,你永远都不想给探测器发送指令,因为如果现在的状态很好,那就别管它。”因此,只要不断更新的轨迹信息表明洞察号在预定轨道上,那一切都安好。

wertz-chen说,她“谨慎乐观”地认为着陆会顺利进行:“有许多方面都正常,才能确保顺利。真的很让人神经崩溃,我肯定很紧张。”

鉴于火星探测任务成功时,都可以吃到幸运花生,这次的任务控制中有没有幸运花生呢?

她说:“当然,这是必须滴。”

(译者:mikegao)

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