毅力号准备存放火星样本缓存

华盛顿——作为最终将这些样本返回地球的努力的一部分,美国宇航局的毅力号火星探测器将很快开始存放自去年着陆以来收集的样本缓存。

在 12 月 16 日美国地球物理联合会 (AGU) 秋季会议期间举行的在线简报会上,项目官员表示,漫游者计划最早在 12 月 19 日将 10 个样本管中的第一个放置在地面上。成功放置在表面上的图像会在第二天返回。

毅力号正在放置这些管子以创建一个仓库,该仓库可以由整个火星样本返回 (MSR) 活动中的后续任务检索。 它将作为 Perseverance 本身的备份,后者将保留其他试管并将它们返回到未来的样本检索着陆器。

该着陆器将搭载两架直升机,基于毅力任务中包含的 Ingenuity 直升机,它们将从着陆器飞到储藏室,一次拿起一根管子并将它们送回着陆器。 正如 7 月份发布的修订后的火星样本返回策略所概述的那样,这种方法取消了采集样本的漫游车,从而降低了任务的总体成本。

缓存位于一个名为 Three Forks 的区域,该区域也将作为未来 Sample Retrieval Lander 的着陆点。 美国宇航局总部火星探索计划的首席科学家迈克尔迈耶说:“人们很难想象还有比这更温和的地方。” 地势平坦,几乎没有岩石或其他障碍物。 “表面就像台球桌,真的很无聊。”

这些管子不会掉在一个地方,而是散布在几十米范围内。 喷气推进实验室的 Mars 2020 成像科学家 Justin Maki 说:“对于管子可以相距多远以允许检索,有很多不同的要求。” 其中最大的一个是将它们放置得足够远,这样直升机就可以在不影响其他缓存的情况下将它们捡起。

结果是一个复杂的图案,10 根管子彼此相距 5 到 15 米。 JPL 副项目科学家 Katie Stack Morgan 说,存放它们需要执行“精心设计和战略协调”的计划。 她估计,这个过程将需要一到两个月的时间。

基地建成后,毅力号将继续其科学使命,驶出 Jezero Crater 的底部,到达由流入火山口的古老河流形成的三角洲顶部。 漫游者将继续到达陨石坑边缘,甚至可能更远,沿途收集更多样本。

仓库的创建也将标志着 Perseverance 采样策略的改变。 亚利桑那州立大学 MSR 首席科学家 Meenakshi Wadhwa 表示:“在这项主要任务中,Mars 2020 采取的采样方法一直是收集配对样本。” 每对中的一个管子将放置在缓存中,另一个保留在流动站上。

完成缓存后,Perseverance 将切换到“单一样本策略”,Stack Morgan 说,一次只收集一个样本。 “我们可以考虑在更多地点和更多种类的岩石上进行采样。” 到目前为止,Perseverance 已经填充了 43 根管子中的 21 根。

毅力将以复杂的方式存放十个样品管,以避免直升机来取回它们时出现任何干扰问题。 图片来源:NASA/JPL-Caltech

直升机发展

随着毅力号将样品管作为仓库存放,工程师们正在设计可以接载它们的直升机。

JPL 样品回收直升机经理 Teddy Tzanetos 在另一次 AGU 秋季会议上说,这项工作大约在六个月前开始认真进行,当时 MSR 经理询问 Ingenuity 团队是否可以使用基于该设计的直升机来拾取样品管简报 12 月 12 日。他说,之前有一些研究,研究使用基于 Ingenuity 的直升机运输样品管的可行性。

新型直升机与 Ingenuity 相似,最大的区别是在其四个着陆腿上分别增加了一个机械臂来拾取样品管和轮子。 它重2.3公斤,比Ingenuity重约半公斤,可携带150克的样品管。 其他特性,包括其最大速度、航程和飞行时间,与 Ingenuity 相同。

他说:“我们希望在可能的情况下依靠传统,并在适当的情况下偏离传统以产生这种新能力。” “但我们在很大程度上利用了过去一年半以来我们从 Ingenuity 学到的并将继续学习的所有惊人经验教训。”

取回样本需要四个太阳日,即火星日。 在第一个 sol 上,直升机将从样本检索着陆器飞到距离管子几米的着陆点。 在第二个太阳日,直升机将滚到管子上并抓住它。 在第三个太阳日,直升机将飞回着陆器,并在第四个太阳日滚动到位,以便着陆器的机械臂可以抓住管子。

“我们现在真的是一个可以飞行的小型漫游者的融合,或者你可以把它想象成一个可以驾驶的小型直升机,”Tzanetos 说。

他说,新直升机可以利用 Ingenuity 的设计,因为 Ingenuity 的设计留有保守余地,因此新直升机可以在不做任何重大改变的情况下更重。 “我们将继续对其进行测试,看看我们可以将旧的传统设计推向多远。 在接下来的几个月里,我们将做出一些决定,决定我们想要保留多少我们的传统,以及我们想要改变多少。”

与此同时,Ingenuity 号继续在火星上运行,远远超过原计划不超过五次的飞行。 在 12 月 12 日的 AGU 简报会上,Ingenuity 的首席飞行员 Håvard Grip 指出,在首次飞行之前,该项目创建了一个用于记录飞行的日志。 “一本只有五页的书看起来太傻了,所以我们在这里加了一堆额外的页面,这样它看起来就像一本真正的书。”

Ingenuity 于 12 月 10 日进行了第 36 次飞行,在一分钟内飞行了 110 米。 “你猜怎么着?” 夹子说。 “我们的页面用完了。”