美国宇航局的“洞察号”火星登陆器获得动力提升

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洞察力

美国宇航局“洞察号”火星着陆器背后的团队想出了一种创新的方法,在飞船能量水平下降的时候提高飞船的能量。

着陆器的机械臂在一块太阳能电池板附近撒沙子,帮助风带走部分太阳能电池板上的灰尘。结果是,每个sol(即火星日)增加了大约30瓦时的能量。

火星正在接近远日点,即离太阳最远的点。这意味着到达飞船上布满灰尘的太阳能电池板的阳光更少,减少了它们的能量输出。该团队在“洞察号”延长两年的任务之前就计划好了这一点。在今年晚些时候恢复科学工作之前,他们已经设计了在未来几个月不使用科学仪器的任务。在此期间,InSight将为其加热器、电脑和其他关键部件保留电力。

能量的提升应该会使关闭这些仪器的时间推迟几周,从而获得宝贵的时间来收集更多的科学数据。这个团队将于2021年6月5日(周六)尝试从同一块太阳能电池板上清除更多的灰尘。

风中尘埃

近一年来,洞察号的团队一直在想办法清除太阳能电池板上的灰尘。例如,他们试图脉冲太阳能电池板部署马达(最后一次使用是在洞察号着陆后打开太阳能电池板时),以抖落灰尘,但没有成功。

最近,该科学小组的几名成员开始采用一种违反直觉的技术,将沙子滴落在面板附近,而不是直接在面板上方。马特•Golombek洞见科学团队的成员在加州南部,美国宇航局喷气推进实验室的管理任务,指出,有可能与沙粒在面板上的灰尘,“跳跃”,或离开太阳能电池板表面,在风中跳跃在空中。较大的沙粒可能会随风带走较小的沙粒。

为了尝试这项技术,该团队在2021年5月22日,火星时间中午——一天中风最大的时间,利用洞察号机器人手臂上的铲子滴流洞察号太阳能电池板旁边的沙子。这是该任务的第884个太阳日。洞察号的手臂最容易放置在着陆器的甲板上,高到足以让风把沙子吹过面板。果不其然,西北风的风速最高可达每秒20英尺(6米),细沙的滴落与飞船整体动力的瞬间碰撞相吻合。

Golombek说:“我们不确定这是否会成功,但我们很高兴它成功了。”

虽然不能保证洞察号拥有所需的所有动力,但最近的清理工作将为洞察号的动力储备增加一些有益的空间。

在火星上生存

洞察号的面板已经超过了两年的主要任务时间,现在正在为这艘飞船提供动力。依靠太阳能电池板提供能量,这样的发射任务可以尽可能地轻,需要的活动部件也更少——因此,与其他系统相比,潜在故障点也更少。为航天器配备刷子或风扇来清除灰尘会增加重量和故障点。(一些公众建议使用“独创性火星直升机”旋转的叶片清除“洞察号”的电池板,但这也不是一个选择:操作风险太大,而且直升机大约在2145英里(3452公里)以外。)

然而,正如勇气号和机遇号火星探测器所显示的那样,阵风和旋风可以随着时间的推移清除太阳能电池板。在洞察号的例子中,航天器的天气传感器已经探测到许多掠过的旋风,但没有一个能清除任何尘埃。

到8月,随着火星在靠近太阳的轨道上运行,洞察号的太阳能电池板应该能够收集到更多的能量,使该团队能够重新打开科学仪器。根据可用电力的不同,他们可能会在一天中的关键时刻短暂打开一些电源,就像他们一直在做的那样,以节省能源。

无论这些仪器是开启还是关闭,“洞察号”的运行将在10月7日左右再次暂停,那时火星和地球将位于太阳的两侧。这一时期被称为火星太阳会合,每两年发生一次。因为此时来自太阳的等离子体会干扰发送给航天器的无线电信号,美国宇航局所有的火星任务将变得更加被动,继续记录数据并向地球上的工程师发送更新,尽管不会向他们发送新的命令。暂停火星指令将持续数周,直到10月底。

更多关于使命

喷气推进实验室为美国宇航局科学任务理事会管理“洞察号”。“洞察号”是美国宇航局“发现”计划的一部分,该计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心管理。位于丹佛的洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)建造了“洞察”(InSight)宇宙飞船,包括其巡航级和着陆器,并为该任务提供了航天器操作支持。

许多欧洲合作伙伴,包括法国国家中心Études空间(CNES)和德国航空航天中心(DLR),正在支持洞察任务。法国国家空间研究中心向美国国家航空航天局提供了内部结构地震实验(SEIS)仪器,由IPGP(巴黎地球物理研究所)的首席研究员负责。对SEIS的重大贡献来自IPGP;德国马克斯·普朗克太阳系研究所;瑞士联邦理工学院(苏黎世联邦理工学院);英国帝国理工学院和牛津大学;和喷气推进实验室。DLR提供了热流和物理特性包(HP3)仪器,波兰科学院空间研究中心(CBK)和波兰Astronika提供了重要贡献。西班牙Centro de Astrobiología (CAB)公司提供温度和风传感器。

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