NASA는 화성에서 첫 번째 샘플을 반환하기 위해 대담한 우주 임무를 위해 로봇을 테스트하기 시작했습니다.

엔지니어들은 향후 10년 동안 수행될 일련의 대담한 우주 임무에 필요한 핵심 하드웨어를 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

테스트는 이미 붉은 행성에서 가장 복잡한 시도가 될 수 있는 작업에서 시작되었습니다. 화성 더 자세한 연구를 위해 지구로 내려왔습니다.

다중 임무 화성 샘플 반환 캠페인은 다음과 같이 시작되었습니다. 나사끈질긴 탐사선이 지난 2월 화성에 착륙해 고대 미시 생명체를 찾아 화성 암석 샘플을 수집했다. 43개의 퍼시스턴스 튜브 샘플 중 4개는 암석 코어로, 1개는 화성 대기로 채워져 있습니다. 화성 샘플의 반환은 선택된 튜브를 지구로 다시 가져오기 위해 노력하고 있으며, 그곳에서 수 세대의 과학자들은 화성으로 보내기에는 너무 큰 강력한 실험실 장비로 그것을 연구할 수 있을 것입니다.

제안된 화성 샘플 반환 임무에 대한 이 예술가의 개념은 샘플 회수 차량과 지대지 차량을 낮추는 로켓 구동 강하 단계를 묘사합니다. 상승 로버는 가혹한 화성 환경에서 보호하는 대형 실린더에 보관됩니다. 접힌 위치에 태양 전지 패널이 장착된 로버는 오른쪽에 있습니다. 탐사선은 이전 임무에서 수집되어 탐사선이 회수할 화성 암석 샘플을 받게 됩니다. 그런 다음 샘플을 화성 궤도로 발사하여 지구로 다시 가져올 우주선과 만날 것입니다. 크레딧: NASA/JPL-Caltech

지상 실험실에서 이러한 샘플을 얻는 데 10년이 걸리고 유럽 파트너와 여러 NASA 센터가 참여하게 됩니다. 유럽 ​​우주국(ESA)은 오하이오주 클리블랜드에 있는 NASA 글렌 연구 센터의 엔지니어들과 함께 이 노력을 위해 로버를 개발하고 있습니다. 로버는 샘플을 남가주에 있는 NASA 제트 추진 연구소에서 개발 중인 착륙선으로 옮길 것입니다. 이 착륙선은 로봇 팔(유럽 우주국에서 개발)을 사용하여 나사. 앨라배마주 헌츠빌에 있는 마샬 우주 비행 센터.

여러 NASA 및 유럽 우주국 센터의 팀은 Mars Perseverance 로버가 수집한 샘플을 지구로 안전하게 반환할 일련의 임무를 준비하기 위해 협력하고 있습니다. 이 비디오는 제안된 샘플 착륙선, 화성 상승 차량 발사 시스템 및 지구 진입 시스템에 대해 현재 진행 중인 프로토타입 테스트 중 일부를 보여줍니다. 크레딧: NASA제트 추진 연구실– 칼텍

로켓은 화성 궤도를 도는 유럽 우주국 우주선에 캡슐 샘플을 전달하기 위해 탐사선에서 발사됩니다. 우주선 내부에서 캡슐은 메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터가 이끄는 팀이 개발한 장비에 의해 지구로 배달될 준비가 될 것입니다. 이 준비에는 화성 물질을 내부에 가두기 위해 깨끗한 용기 안에 샘플 캡슐을 밀봉하고, 밀봉을 살균하고, 지구로 귀환하기 전에 밀봉된 용기를 지구 진입 캡슐에 넣는 것이 포함됩니다.

조사

NASA JPL의 엔지니어들은 탐사선과 샘플이 탑재된 로켓을 발사하는 데 도움이 되는 시스템을 개발하기 위해 화성 탐사의 오랜 역사를 활용하고 있습니다. 착륙. 그러나 샘플 회수 차량은 화성에 가는 역사상 가장 크고 무거운 우주선이 될 것이며, 발사될 화성 상승 차량은 다른 행성에서 발사된 최초의 로켓이 될 것입니다.

여기에서 테스트가 시작됩니다.

Mars Ascent Rover를 운반하고 발사하려면 탐사선의 무게가 약 5,291파운드(2,400kg)인 견고한 플랫폼이 있어야 합니다. 미사일 동력 제트 팩. 샘플 착륙 장치에는 제트 빔이 없습니다. 다리는 InSight 및 Phoenix와 같은 최근 화성 착륙 임무와 유사하게 하강 속도를 늦추기 위해 반환에 의존하여 착륙의 충격을 흡수해야 합니다.

NASA의 제트 추진 연구소에서 화성에서 로켓을 발사할 발사 시스템을 테스트하는 동안 모의 로켓이 공중으로 던졌습니다. 로켓은 화성 샘플을 지구로 돌려보내 더 면밀한 연구를 하려는 다중 임무 노력의 일부가 될 것입니다. 크레딧: NASA/JPL-Caltech

이것이 Pavlina Karafillis가 제트 추진 연구소의 창고 같은 공간에 프로토타입 착륙선을 계속해서 떨어뜨리는 이유입니다. Sample Retrieval Lander의 다리에 대한 테스트 엔지니어로서 그녀와 그녀의 동료들은 고속 카메라를 사용하여 이 프로토타입의 다리가 베이스에 닿는 것을 지켜보고 있었습니다. 프로토타입의 “발”에 있는 QR 코드와 같은 표시는 카메라가 다리의 움직임을 추적하는 데 도움이 됩니다. 팀은 느린 동작 비디오를 사용하여 컴퓨터 모델을 지속적으로 업데이트하여 프로브 전체에 에너지가 분산되는 방식을 이해하는 데 도움이 됩니다.

Karavelis는 “여행의 마지막 단계가 정말 중요합니다. “바위, 정말 고운 모래 또는 비스듬히 오는 것과 같이 고려해야 할 모든 종류의 착륙 조건이 있습니다. 이것이 우리가 이 모든 테스트를 수행해야 하는 이유입니다.”

Caravelles와 그녀의 동료들은 실제 우주선의 약 1/3 크기의 프로토타입으로 시작했습니다. 더 가벼운 프로토타입은 최종 탐사선 디자인이 화성의 낮은 중력에서 어떻게 움직일지 확인하는 한 가지 방법입니다. 프로그램 후반부에는 실물 크기의 착륙선도 떨어뜨릴 것입니다.

미사일

산 채로 착륙하는 것은 도전의 일부일 뿐입니다. 우주선 꼭대기에 앉을 9피트(2.8m) 2단 로켓의 안전한 발사는 또 다른 수준의 어려움을 추가합니다. 화성의 중력은 지구의 3분의 1이며, 로켓과 로켓의 무게로 인해 우주선이 미끄러지거나 기울어질 수 있습니다.

그래서 엔지니어들은 로켓에 불이 붙기 전에 로켓을 공중으로 던지는 시스템을 구상했습니다. 전체 프로세스는 초당 16피트(5미터)의 속도로 미사일을 분출하면서 순식간에 발생합니다.

테스트 중 가스 구동 피스톤이 장착된 크래들은 881파운드(400kg) 무게의 모의 미사일을 11피트(3.3m) 높이에서 공중으로 발사했습니다. 44피트(13m) 타워에 매달린 케이블은 화성의 중력을 시뮬레이션하기 위해 테스트 제품 무게의 절반 이상을 내렸습니다.

JPL의 수석 시스템 엔지니어인 Chris Chatelier는 “누군가 스페이서를 치면 정말 빠른 롤러코스터를 타는 것과 같습니다.”라고 말했습니다. “고려해야 할 안전 측면이 많이 있습니다. 테스트는 건물 외부의 모든 사람들과 함께 매우 빡빡한 이벤트 순서로 진행됩니다.”

VECTOR(수직 방출 제어 발사 시스템)로 알려진 이 시스템은 발사 중에 약간의 회전을 추가하여 로켓을 화성 표면에서 위쪽으로 밀어냅니다.

Chatelier는 “VECTOR로 발사한다는 것은 프로브가 램프에서 잘못된 방향으로 조종될 수 있다는 것을 의미하지만 우리는 여전히 그렇게 할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

Chatelier와 그의 팀은 올해 23번의 테스트를 수행하여 로켓의 질량과 무게 중심을 변경했습니다. 그들은 또한 발사 시스템이 생성한 “반동” 정도를 확인하기 위해 착륙 장치 하단에 스프링을 추가했습니다. 내년에 그들은 더 무거운 로켓을 던질 것입니다.

“우리는 올바른 길을 가고 있습니다.”라고 Chatelier가 말했습니다. “우리의 분석 및 예상 모델은 테스트에서 본 것과 매우 유사했습니다.”

화성 샘플 반환에 대한 추가 정보

NASA의 Mars Sample Return(MSR)은 전 세계에서 가장 진보된 장비를 사용하여 연구를 위해 과학적으로 선택된 샘플을 반환함으로써 화성에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으킬 것입니다. 이 임무는 1980년 이래로 최우선 과제인 태양계 탐사 목표와 국립 과학 아카데미의 지난 20년 간의 조사 목표를 달성할 것입니다.

NASA와 유럽 우주국(ESA) 간의 이 전략적 파트너십은 다른 행성 표면에서 첫 발사와 귀환을 포함하여 다른 행성에서 샘플을 반환하는 첫 번째 임무가 될 것입니다. Perseverance가 고대 삼각주를 탐험하면서 수집한 이 샘플은 생명체의 가능성을 포함한 화성의 초기 발달을 드러낼 최고의 기회라고 믿어집니다.