中宇航联深度 | 着陆器选好了 距离毅力号样本返回还有多远

来源: 时间:2022-11-03

洛克希德·马丁公司又揽下美国航天局(NASA)的一个大单。近日,NASA宣布已选择洛克希德公司来建造一枚小型火箭。这枚小型火箭将负责将正在火星上的毅力号探测器收集的样本运送到火星轨道。

中宇航联了解到,根据合同,洛克希德·马丁公司需要制造火星上升飞行器MAV,这个设备可以在火星表面,把毅力号收集到的46个大气和火星岩石样本发射到火星轨道。这个合同的授予,说明距离人类首次火星样本返回任务的成功又近了一步。

1、价值1.94亿美元的合同

NASA 近日表示,该机构向洛克希德·马丁公司授予了一份价值高达1.94亿美元的合同,以开发火星上升飞行器(MAV),这是NASA和欧洲航天局正在开发的整个火星样本返回活动的一个重要组成部分。

该合同包括整个MAV及其地面支持设备的设计、开发、测试和评估。官方目前没有公布关于设计的更多技术细节,但美国宇航局在2021年3月授予诺斯罗普-格鲁曼公司一份合同,价值高达8450万美元,为MAV提供第一级和第二级固体燃料发动机。

MAV将成为发射到另一颗行星上的第一枚火箭,它是毅力号火星车收集样本并将其返回地球进行深入研究的关键部分。


2、着陆火星并从火星上起飞

火星样本回收着陆器是此次活动的另一个重要组成部分,它将把MAV带到火星表面,降落在杰泽罗陨石坑附近或陨石坑内。样品将被装入MAV上的一个容器中,然后MAV将升空并将容器置于火星周围的轨道上。一旦到达火星轨道,该着陆器将被欧洲宇航局制造的火星轨道样本返回探测器捕获,对接样本之后,样本返回探测器将携带火星样本返回地球。

“这一开创性的努力注定会激励全世界——这是一个重要的步骤,最终将有助于将第一批宇航员送往火星。对火星样本回收计划的投资将实现一个最优先的行星科学目标。”官方如此评价这次任务。

一份关于MAV项目的声明中显示,对火星上升飞行器的承诺代表了一个早期的具体步骤,以确定这个雄心勃勃的项目的细节,不仅仅是在火星上着陆,而且是从火星上起飞。"我们正在接近这项火星样本返回任务的概念阶段的尾声,而且这些碎片正在汇集起来,以便从另一个星球带回家第一批样本。

3、面临一系列开发挑战


返回样本很复杂,MAV面临着一些复杂的开发挑战。它不仅要着陆火星,还要从火星起飞。它必须足够坚固,能够承受恶劣的火星环境,也要有强大的适应性,能与多个航天器一起工作;还必须小巧,能装进“样本回收着陆器”。火星样本回收着陆器计划在2026年从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射。

火星样本回收活动承诺,通过使用世界上最先进的仪器,为研究带来科学选择的样本,从而彻底改变我们对火星的理解。该活动将实现一个太阳系探索目标,这是自20世纪70年代以来以及美国国家科学院最近两次行星十年测量项目内的一个高度优先事项。


4、样本将在2030年代早期至中期回来


在本月初举行的火星探测计划分析小组咨询委员会会议上,美国航天局官员几乎没有提供有关该概念阶段发展状况的最新信息,该会议主要介绍了其他当前和即将进行的火星任务。官员们在会上说,火星采样返回的系统需求审查已被推迟到4月。
这项审查将解决有关该活动如何运行的战略问题,包括时间表和关键技术要素。2020年11月发布的一项独立审查提出了一些建议,例如将样本回收着陆器和地球返回轨道器的发射从2026年推迟到2028年,审查着陆器是否应该分成两个独立的着陆器,以及为着陆器或登陆器使用放射性同位素热发电机而不是太阳能。

官方公告指出,样品回收着陆器的发射计划不早于2026年。然而,美国宇航局喷气推进实验室在2月7日的推特上回应MAV合同公告所引发的关于火星样本返回的问题时说,发射着陆器的 "暂定时间表最早为2028年","样本将在2030年代早期至中期回来"。



5、毅力号自动驾驶里程实现突破

除了关注火星样本返回任务,也不能忽视了现在还在火星上勤勤恳恳工作的毅力号。去年2月,“毅力”号着陆火星杰泽罗陨石坑。这是美国造访火星表面的第9个探测器,也是首个从火星采样以供未来送回地球的探测器。其任务的目标包括寻找火星远古时期可能存在过的生命迹象,探索火星的地质和气候特征,收集岩石和土壤样本以供未来送回地球,以及为未来机器人和人类探索火星积累技术等。

“毅力”号已经收集了着陆以来的6份样本,也解决了碎石堵塞问题,继续向火星表面更大范围的进发。近日,“毅力号”还连连打破了火星车单日行驶距离的记录。本月初,毅力号任务团队通过“毅力”号社交媒体官方账号以火星车的口吻写道,“多亏了我的自动驾驶功能,我可以在一天内覆盖比以往任何时候都多的地方。刚刚创下了243.3米的火星新纪录,前一天是245.76米。”而此前这一记录由“机遇号”火星车保持,它在2015年的一天中穿越了214米。


而在2月14日即毅力号执行任务的第351个火星日,这一记录再次被打破。利用自己的自动驾驶技术,单日行驶了320米。



6、完成既定科学任务

而就在2月18日,毅力号刚刚度过了“登陆火星一周年”纪念日。自2021年2月18日在火星上着陆以来,“毅力号”已经取得了一系列的第一,而且这位六轮“科学家”在加速向其新的目的地和新的科学活动前进时,还将取得其他重要成就。


据报道,该探测器几乎完成了它在杰泽罗陨石坑的第一次科学活动,这个地方在几十亿年前有一个湖泊,有一些火星科学家能够近距离研究的最古老的岩石。而记录并保存了曾经有水的环境的岩石是寻找古代微观生命迹象的主要地点。

“毅力号”使用其机械臂末端的钻头和其复杂的样本收集系统,正在从陨石坑底部攫取岩芯--这是火星样本返回活动的第一步。
NASA科学任务局副局长托马斯·泽布臣表示,“‘毅力号’一直在收集的样本将为杰泽罗陨石坑的形成提供一个关键的年表。”
未来几周“毅力号”还将从"Ch'al"岩石类型(用纳瓦霍语中的"青蛙"命名)中收集两个样本,这是一组深色的碎石,代表了整个陨石坑底部的情况。如果这些岩石的样本被送回地球,科学家认为它们可以为杰泽罗的形成和曾经在那里的湖泊提供一个时间范围。



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