随着 NASA 的火星洞察任务即将结束,JPL 工程师告别了它的双胞胎

图片来源:美国宇航局

Pranay Mishra 把手伸到他工作场所的地板上,舀起一把可能是地球上最接近火星土壤感觉的东西。

“这实际上是未经加工的石榴石,”他一边说,一边在手掌中筛选灰色颗粒。 微小的红宝石色斑点捕捉到了光线。 与硅藻土混合,这是一种园丁经常使用的藻类化石细粉,这种粗糙的灰色物质可以很好地替代火星泥土的密度和质地。 唯一不同的是,在火星上,没有人需要清理它。

“我已经撕破了三双鞋,”JPL 系统工程师笑着说。 “它会跟着你回家。它在你的车里,在你的房子里——它无处不在。”

在接下来几周的某个时候,大量的实际火星尘埃将覆盖 NASA InSight 着陆器的太阳能电池板,该着陆器自 2018 年以来一直在研究这颗红色星球的地壳、地幔、核心和地震活动。电池不会产生足够的电压来保持航天器的仪器在线。 当这种情况发生时,着陆器将自行关闭,任务将正式进入 close.

这一前景也预示着 Foresight 的终结,它是 Insight 在 La Cañada Flintridge 喷气推进实验室的对应物。

在过去的四年里,ForeSight 一直驻扎在一块人造火星土壤中,其大小与郊区住宅的车道一样大,倾斜角度与 5000 万英里外的分身完全相同。 InSight 所做的每一步都在其地面双胞胎上进行了数百次或更多次测试。

当 InSight 在火星上遇到问题时,工程师们让 ForeSight 在地球上进行了一系列故障排除练习。 它绑着气球来模拟它在火星重力下的重量,运动捕捉点贴在它的框架上以精确测量它的运动。

InSight 在发射六个月后降落在 Elysium Planitia 之后,JPL 工程师戴上了虚拟现实护目镜,其中装有着陆器发回的周围环境图像。 然后他们手脚并用,带着园艺工具四处爬行,将 ForeSight 栖息地的泥土塑造成火星上它的兄弟姐妹周围景观的完美再现。

自从 4.5 年前从当时的范登堡空军基地起飞以来,就没有人关注过洞察号。 但是 ForeSight 一直是负责使 InSight 取得成功的人们的忠实工作伙伴。

试验台的计划在 InSight 于 2016 年首次发射日期之前几年就开始了。美国宇航局机器人工程师 Ashitey Trebi-Ollennu 主持了设计,他开始了一项任务,想象一艘完成的航天器降落在火星土壤上。

“我在火星上看到了着陆器,”Trebi-Ollennu 说。 “我把它想象出来,然后倒着玩。我需要什么功能?”

InSight 的主要目标之一是记录火星上的地震活动,这可能揭示对行星内部结构的新见解。 为此,着陆器必须部署一个篮球大小的地震仪,其灵敏度足以检测单个原子的运动,然后在其上方放置一个防护罩以保护仪器免受元素影响。

确保这一系列事件在火星上顺利进行需要在地球上进行无数次重复。

“我的工作基本上是在 1 亿英里外堆放两个俄罗斯娃娃,蒙着眼睛,”Trebi-Ollennu 说。

工程师使用 ForeSight 对流程的每个步骤进行数百次(有时甚至数千次)演练,在一系列模拟条件下测试他们的程序。

他们安装了一组头顶灯,使试验台沐浴在火星一天的昏暗金色光芒中,火星的日照量不到地球的一半。 为了检查着陆器的相机怎样处理阳光——阳光的散射方式与人工照明不同——他们将 ForeSight 推到了停车场。

ForeSight 试验台虽然取得了所有的胜利,但也一直是一个令人沮丧的地方。

InSight 配备了一个绰号为“鼹鼠”的热探测器,它应该钻入行星的地壳以测量内部热量。 当工程师们观看着陆器尝试部署“鼹鼠”的视频片段时,他们意识到出了点问题:16 英寸长的打桩机正在用锤子敲击,但没有到达任何地方。

在 22 个月的时间里,仪器系统工程师 Troy Hudson 领导了故障排除工作。 将复制品放置在与其火星对应物相同的角度,并将火星灯设置为重现 InSight 相机捕获的条件,工程师们研究了无数可能解决鼹鼠问题的替代方案。

他们将 ForeSight 抬到一个平台上,并多带了一盒假火星泥土,供复制探测器挖掘。他们一次又一次地尝试其他角度,既可以让鼹鼠获得牵引力,又不会损坏其脆弱的系绳。

最终,InSight 探测器下方的土壤变得与规划者预期的不同密度和质地,并且鼹鼠永远无法获得足够的摩擦力来挖掘超过几厘米。 虽然这一点让科学家能够研究土壤的热特性,但他们无法深入地壳以测量地球的内部热流。

Hudson 说:“我的一小部分并没有完成我们想要它做的所有事情,”这让 InSight 的退休感到苦乐参半。 “我对这项任务投入了很多感情。”

无论 InSight 和 Foresight 唤起什么样的情绪,实用性都必须放在首位。 Mishra 说,测试台正在拆除,其各个部分将提供给 JPL 的其他团队,以根据他们自己的需要重新调整用途。 任何未被认领的东西都将进入存储。

在火星上,当 InSight 电池中的电压降至临界阈值以下时,着陆器将进入其设计师所说的“死总线模式”,该任务的首席研究员 Bruce Banerdt 说。

它的计算机将关闭。 电子设备将停止工作。 然而,从太阳能电池板到电池的电路 – 一种技术含量相对较低的功能,只需很少的电力即可运行 – 将无限期地继续运行,使电池保持足够的电量,以便在出现意外力量时让 InSight 恢复活力并清洁那些太阳能电池板。

在那种情况下,着陆器将自行重启并传输零星的无线电信号,这些无线电信号将通过与火星通信的任何其他航天器听到,作为一种特定的低级噪声模式,提醒地球上的工程师注意它的新活动。

如果所有这些事情都发生了——Banerdt 认为这种可能性为 5% 到 10%——InSight 的任务就会重新开始。

“那会很酷,”班纳特说。 “让我轻描淡写地说:那会很酷。”

但是不会有任何尝试复活 ForeSight,到那时它将永远消失。

尽管 Trebi-Ollennu 在试验台上工作的时间比团队中的任何其他人都长,但他对自己的创意被拆开并装箱并不伤感。

“在我们的业务中,硬件消失了。所以我的情感不是针对硬件。而是针对与我共事的人以及他们所做的贡献——他们的辛劳和汗水,分歧和协议,”他说。 “当我看到这个试验台时,我就看到了人。”

其他人看到一位同事最后一次签字。

“这是这一章的结尾,”米斯拉说,深情地凝视着着陆器和它永远存在的细灰色灰尘涂层。 “对我来说,这就像一个和我一起工作了这么长时间的朋友已经结束了。”

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