NASA火星2020探测车在地球上的“太空测试”

这艘将搭载火星2020探测器到这颗红色星球(火星)的已完成的航天器,明年将悬挂在位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)的太空模拟器设施内。该照片拍摄于2019年5月9日。

图片来源:美国宇航局(NASA)/加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)

美国航空航天局(NASA)的火星2020航天探测器已经在美国加州帕萨迪纳的喷气推进实验室完成了声学和热真空(TVAC)测试。搭载火星2020探测器的航天器将于2021年2月18日在耶泽洛陨石坑(Jezero Crater )进行软着陆。在发射过程中,航天器将遭遇可能具有破坏性的声音和震动,声学测试便是在地球上对该考验的最佳模拟。而TVAC测试的是可能会导致组件故障或失效的真空和太空极端温度。

“首先,我们用声音“轰炸”航天器,以确保没有任何振动或松动,”喷气推进实验室火星2020的组装、测试和运营经理大卫 格鲁尔(David Grue)说:“然后,经过彻底的检查,我们将航天器放在喷气推进实验室的巨大真空室里,把它‘送入‘太空’。我们将抽干大气,然后将整个航天器部分冷却,部分加热,以测试其性能。”

测试的第一部分已于4月12日完成,当时航天器“组”受到了JPL实验室声学试验箱中的氮气加压扬声器的声音轰击。该航天器组包括减速伞以及一个探测车替代(真正的探测车正在喷气推进实验室的高湾1号洁净室进行最终组装)和其他部件。它们被组装或堆叠在一起,其结构与将在2020年7月向火星发射的相同。

加利福尼亚州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的工程师们在空间模拟器中为2020向火星发射的航天器做热真空(TVAC)测试的准备。照片拍摄于2019年5月9日。

图片来源:美国宇航局(NASA)/加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)

“我们用随机的噪音频谱测试硬件组件,以便模拟发射时的环境,”喷气推进实验室环境测试设施负责人安迪·罗斯(Andy Rose)说:“我们测试的声音强度高达150分贝,如果你当时在场,你五脏六腑都要跟着抖起来。”

当然,技术人员在打开舱门前都要等待几分钟,然后穿着洁净室的衣服检查航天器(航天器必须保持无污染,以遵守行星保护守则)。到当天结束之时,航天器组已经被做了六次声学测试和检查。然后航天器将被裹在双层的干净防静电尼龙薄膜中,并运回航天器装配设施中的高舱1号洁净室。

"进行声学测试时,航天器组的隔热层应该朝上。而进行热真空测试时,组件的隔热层应该朝下,"格鲁尔说:“为它‘翻身’的最佳场所是洁净室,我们在那里有专门设计的装置。”一旦航天器组完成测试,相关人员将把它重新封装,并送其进行热测试。

飞入云端

4月26号,该航天器组被送入喷气推进实验室的一个25英尺宽、85英尺高(8米宽,26米高)的太空模拟器内。这个历史悠久的设施中曾入驻过从NASA20世纪60年代早期的水手号到旅行者号再到卡西尼号以及所有火星探测器的各航天器。火星2020计划航天器组被悬挂在缆绳上,这样才能将它的每个角落都暴露于寒冷的星际航行环境中。

当16吨重的门关闭,一个接近真空的环境被建立了起来。接着,在火星2020测试小组的监察下,液氮淹没密封的室壁,模拟室被冷却到零下200华氏度(-129摄氏度)。为了模拟火星2020在太空航行时将经受的阳光照射,模拟室底数层楼之下的强力氙灯点被点亮,它们的光线投射到室顶的镜子上,再被反射到航天器上。八天后,强力氙灯被关闭,大气被重新充入模拟室,大门打开。声学和热真空测试完成。

在加利福尼亚州帕萨迪纳的美国航天局喷气推进实验室的环境测试室中,测试人员对火星2020宇宙飞船进行声学测试之前的检查。2019年4月11日拍摄于喷气推进实验室。

图片来源:美国宇航局(NASA)/加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)

“这是在地球上能够做到的最全面的针对宇宙飞船的抗压测试,” 格鲁尔说:“我们在模拟宇宙环境中飞行了一周零一天,检查并复查了所有舱内系统及子系统的表现。一切看上去都很良好——这是个好事,因为下一次这个航天器组感受真空,就是它真正向火星进发的时候了。”

在5月10日,此航天器组再次回到高湾1号清洁室。几步之遥外,技术人员在对重达2314磅(约合1050公斤)的火星2020探测器施工,它将是发射组件的一部分。这辆漫游车已经配备了将组成底盘内部的超过90%的元件——从科学仪器和计算机,到子系统和电箱,再到连接所有组件、乱中有序的电线。

火星2020漫游车携带一套全新的仪器,其中包括一个采样缓存系统,它将收集火星样本并以待随后的任务中返回地球。该任务将于2020年7月从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射,并于2021年2月18日于耶泽洛陨石坑着陆。

喷气推进实验室火星2020项目组为NASA科学任务理事会管理漫游车的研发工作。位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的NASA发射服务项目组则负责发射的管理。火星2020将从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. nasa

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