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毅力号发射倒计时:着陆时将使用迄今最精准的火星地图

发布时间:2021-06-08人气:
本文摘要:凭借着迄今为止最先进设备 的火星地图,美国国家航空航天局(NASA) 的“毅力号”(Perseverance)火星漫游车在降落过程中将有能力辨识并防止危险性,对这颗红色星球进行探寻。 毅力号是 NASA斥资27亿美元 的“火星2020”任务 的核心部分,订于7月30日从佛罗里达州卡纳维拉尔角 的空军基地升空升空。如果一切按计划展开,这台和小汽车差不多大 的火星车将于2021年2月18日迫降在火星 的杰泽罗陨石坑(Jezero Crater)内。

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凭借着迄今为止最先进设备 的火星地图,美国国家航空航天局(NASA) 的“毅力号”(Perseverance)火星漫游车在降落过程中将有能力辨识并防止危险性,对这颗红色星球进行探寻。  毅力号是 NASA斥资27亿美元 的“火星2020”任务 的核心部分,订于7月30日从佛罗里达州卡纳维拉尔角 的空军基地升空升空。如果一切按计划展开,这台和小汽车差不多大 的火星车将于2021年2月18日迫降在火星 的杰泽罗陨石坑(Jezero Crater)内。

  杰泽罗陨石坑长大约45公里,在古代曾不存在过一个湖泊和一个三角洲,这使它沦为毅力号找寻生命、收集样本 的理想目 的地。这个陨石坑 的地形崎岖不平,特别是在是 在三角洲区域。因此,尽管任务研究人员对该区域十分感兴趣,但对工程师来说这又是 一个不利 的挑战。

他们首要 的任务就是 让这个6轮机器人安全性迫降。  “火星2020”任务使用了多项新技术来庆贺这一挑战,其中最重要 的一项技术是 “地形比较导航系统”(Terrain-Relative Navigation,全称TRN),这将使任务在“空中吊车”上升阶段能评估杰泽罗陨石坑在降落过程中 的地形风险,并在适当时自动转变航向。

美国地质调查局(USGS)天体地质科学中心利用NASA火星勘测轨道飞行器上 的“高分辨率光学科学设备”(HiRISE)捕捉到 的图像,分解了一幅火星杰泽罗陨石坑 的数字地形模型图像。这里展出 的是 拼凑图像 的一部分,该图像将作为基础地图,用来表明火星地表 的危险性之处。在NASA 的“毅力号”火星车上,该地图将被用作“地形比较导航系统”系统,以协助确认最后在杰泽罗陨石坑中安全性降落 的方位。

  这项新技术就用到了开创性 的地图学成果。利用NASA火星勘测轨道飞行器取得 的图像,美国地质调查局 的研究人员绘制了两幅地图。“火星2020”任务 的摄像头将较为火星表面 的图像和地图,要求如何在最安全性 的地方降落。  详尽且精准 的火星地图  美国地质调查局绘制 的这两幅地图中,一幅地图 的分辨率为每像素25厘米,准确认为了杰泽罗陨石坑中古三角洲附近 的着陆点周围 的危险性,该地图也将作为任务行动 的基础地图。

另一幅地图是 更加传统 的地表结构图,分辨率为每像素6米。  “火星2020”任务将于明年2月在穿过火星红色天空时摄制到杰泽罗陨石坑 的图片。随后,它配备 的TRN系统将把这些图像与校准 的地图展开较为,方法类似于面部辨识软件所使用 的技术。

  美国地质调查局天体地质科学中心 的地球物理学研究人员罗宾·费加森说道:“然后它可以辨识,‘我们是 否迫降在一个红色像素上?’如果是 的话,就升空偏移火箭,尽量地导航系统到最近 的绿色像素。”  “火星2020”任务必需在没任何人类协助 的情况下作出这样 的要求。在降落当天,火星与地球 的距离大约2.09亿公里,这意味著任务控制中心收到 的信号抵达毅力号必须11分钟以上。

火星车 的整个转入、上升和降落(entry, descent and landing,全称EDL)过程将持续7分钟。TRN技术应当不会使“火星2020”任务 的“可怕7分钟”降落过程不那么可怕。

美国地质调查局天体地质科学中心利用NASA火星勘测轨道飞行器 的“背景摄影机”(CTX)摄制 的图像,制作了这幅火星杰泽罗陨石坑 的拼凑图像。该产品配备在毅力号火星车上,作为“现实”数据集。在2021年2月18日 的转入、上升和降落过程中,毅力号 的“地形比较导航系统”系统将用于该数据集对自身展开相对于火星表面 的定位。

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  在美国国家航空航天局于2019年公布 的一段关于TRN 的视频中,喷气前进实验室(JPL) 的“火星2020”任务引领及掌控工程师斯瓦蒂•莫汉说道:“如果我们没地形比较导航系统(TRN),安全性迫降在杰泽罗陨石坑 的概率约是 80%到85%。但对于‘火星2020’,我们可以把每次安全性迫降在杰泽罗陨石坑 的概率提升到99%。

”喷出气动力实验室修建了毅力号,研发了TRN系统,并将负责管理该在火星上 的任务操作者。  美国地质调查局在这次火星任务中扮演着 的关键角色并不想人深感吃惊。

几十年来,该机构绘制了许多详尽 的地外区域地图。正式成立于1963年 的太空地质科学中心,目 的就是 在NASA 的阿波罗任务之前绘制出有月球表面地图,并协助宇航员展开月球漫步训练。美国地质调查局局长吉姆·雷利是 前NASA宇航员,曾继续执行过三次航天飞机任务,他说道:“那里具有历史悠久 的历史,并仍然沿袭到今天。

”  在火星上准确降落  “火星2020”任务还将首次应用于一项取名为“距离启动时”(Range Trigger) 的EDL技术,该技术还包括更加准确、更加有针对性 的降落伞部署。  “早期 的任务是 在航天器超过预计速度后尽量早于地部署降落伞。

与此有所不同,‘火星2020’任务 的‘距离启动时’技术是 基于航天器相对于预期降落目标 的方位来部署降落伞,”NASA官员在一份对任务EDL技术 的叙述中写到,“‘距离启动时’策略可以使‘火星2020’毅力号火星车更加相似科学家最想要研究 的着陆点,可以将火星车到主要工作地点 的行经时间增加一年之多。”  “火星2020”任务将通过空中吊车系统将毅力号迫降在杰泽罗陨石坑 的地面,已完成EDL过程操作者。

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这种方式并不新奇,2012年,毅力号 的前身“奇怪号”火星探测器就利用该技术安全性迫降在盖尔陨石坑。不过,空中吊车降落是 如此引人注目且具备科幻色彩,在任何关于“火星2020”任务降落技术 的辩论中都有一点提到。

  毅力号在降落后也将测试一些新的 的技术。比如,毅力号配备一台取名为“MOXIE” 的仪器,将在二氧化碳占到主导 的火星平流层大气中产生氧气,为其他能协助宇航员探寻这颗红色星球 的设备铺平道路。一架取名为“独有号”(Ingenuity) 的小型直升机将随毅力号前往火星,并将在那里沦为第一架在地球以外世界中飞行中 的旋翼飞行器。

  当然,“火星2020”首先是 一项科学任务。降落后,毅力号 的主要任务将还包括找寻古代火星生命痕迹,详细描述杰泽罗陨石坑 的地质特征,并搜集和留存样本,以待将来回到地球。

一项由NASA和欧洲空间局(ESA)合作 的任务将把这些完整 的火星物质送回地球,可快最先在2031年。(任天)。


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