Testy skał ziemskich, aby pomóc łazikowi NASA pracować na Marsie

Wykorzystując starannie wyselekcjonowane skały gruntowe, inżynierowie próbują dowiedzieć się, jak radzić sobie ze skałami kruszącymi się, takimi jak te, które sonda napotkała podczas pierwszej próby pobrania próbki.

Tworzenie otworu wiertniczego w skale testowej: Inżynierowie z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA przeprowadzili testy na skałach takich jak ta, aby zrozumieć, dlaczego pierwsza próba łazika Perseverance agencji dała próbkę proszku. Duplikat wiertła łazika próbował stworzyć rdzeń z kruszącej się skały. Źródło: NASA/JPL-Caltech

Kiedy[{” attribute=””>NASA’s Perseverance Mars rover tried to collect its first rock core sample last August, the outcome presented a puzzle for the mission team: The rover’s sample tube came up empty. But why?

Not long after, Perseverance successfully gathered a sample the size of a piece of chalk from a different rock. The team concluded that the first rock they had chosen was so crumbly that the rover’s percussive drill likely pulverized it.

But engineers at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California, which manages the mission, want to understand why that first sample, nicknamed “Roubion,” turned to dust. The mission’s scientists and engineers had run extensive test campaigns on dozens of rock types prior to launch, but they hadn’t seen any react exactly like Roubion.

So a new test campaign was started – one that would include a field trip, a duplicate of Perseverance’s drill, and JPL’s unique Extraterrestrial Materials Simulation Lab. Answers remain elusive, but here’s a closer look at the process.

Jak statki kosmiczne radzą sobie z burzami piaskowymi na Marsie? Otrzymuj najnowsze wiadomości na temat reszty floty Marsa NASA dzięki naszemu raportowi Mars. Nowe wydanie skupia się na ostatniej burzy piaskowej na Czerwonej Planecie. Zobacz, jak orbitery agencji wspierały lądownik InSight, gdy jego moc spadła podczas styczniowego wydarzenia. Źródło: NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS

Pamiętaj Ropion

Odtworzenie unikalnych właściwości fizycznych Roubion będzie kluczem do kampanii testowej.

„Ze skał, które widzieliśmy, rudzik miał najwięcej dowodów na interakcję z wodą” – powiedział Ken Farley z California Institute of Technology, Perseverance Project Scientist. – Dlatego upadł.

Skały zmienione przez działanie wody mogą być bardziej podatne na zawalenie; Ma też dużą wartość dla badaczy wytrwałości. Woda jest jednym z kluczy do życia – przynajmniej na lądzie – dlatego Perseverance bada krater Jezero. Miliardy lat temu na Wyspie Jezero znajdowało się jezioro zasilane przez rzeki, co czyniło ją idealnym miejscem do szukania śladów starożytnego, mikroskopijnego życia. Perseverance zbiera próbki, które przyszłe misje mogą przynieść z powrotem na Ziemię do badań laboratoryjnych za pomocą potężnego sprzętu, który jest zbyt duży, aby można go było wysłać na Marsa.

Zdjęcie lotnicze rezerwatu ekologicznego Santa Margherita: Dron uchwycił ten widok członków NASA Persistent Mars Probe Team w Santa Margarita Environmental Preserve w Południowej Kalifornii, gdy szukają kruszących się skał do ekspedycji testowej. Źródło: NASA/JPL-Caltech

wycieczka

Aby znaleźć zapasowe przystanki Roubiona, kilku członków zespołu łazików otrzymało pozwolenie na łowienie na skałach w Rezerwacie Ekologicznym Santa Margherita, dwie godziny jazdy od Jet Propulsion Laboratory. Zespół szukał skał, które wypełniłyby dobre miejsce geologiczne: były na tyle zwietrzałe, że przypominały rudzika, ale nie były tak kruche, by mogły się rozpaść przy najmniejszym dotknięciu. W końcu wybrali pół tuzina kamieni.

„To była bardzo fizyczna praca” – powiedziała Louise Gandora z Jet Propulsion Laboratory, główny inżynier ds. pobierania próbek i buforowania, która kierowała kampanią testową. „Tnęliśmy młotami do skał i dźwigniami. Kilka kamieni było na tyle dużych, że wszyscy musieliśmy wbić wyciągniętą szmatę, aby umieścić je na skrzyni naszej ciężarówki”.

Kolejny krok: testy w Laboratorium Napędów Odrzutowych. Jednym z miejsc, gdzie tak się dzieje, jest Laboratorium Symulacji Materiałów Pozaziemskich, które jest rodzajem centrum serwisowego przygotowującego materiały do ​​testów w innych miejscach JPL.

Łowcy rocka w JPL: Członkowie zespołu Jet Propulsion Laboratory, którzy wyruszyli na poszukiwanie skał podobnych do Marsa w rezerwacie ekologicznym Santa Margherita, pozują do selfie. Od lewej: Erin Dallchog, Iona Brockie, Louise Gandora, Ken Farley i Sarah Yericks. Źródło: NASA/JPL-Caltech

Superstore Rock

Niski budynek znajduje się na zboczu wzgórza nad Mars Yardem. Zewnętrzne bębny zawierają czerwonawy pył o nazwie Mojave Mars Simulant, specjalny przepis na odtworzenie chaotycznych warunków, w jakich poruszają się wędrujące pojazdy. Stosy kamieni – niektóre pełne otworów wiertniczych – są rozrzucone wokół zakazanej piły przemysłowej w pobliżu wejścia. Z tyłu stoi betonowy bunkier ze skrzyniami skalnymi o nazwach, które dla geologów brzmią jak Mad Libs: Old Dutch Pumeks, China Ranch Gypsum, Bishop Tuff.

„Lubię mówić, że zajmujemy się rzemieślniczym doborem i przygotowaniem materiałów” — mówi Sarah Yerkes, inżynier mechanik kierujący laboratorium. „Testowanie to po części produkcja, a po części szalona nauka”.

Yerix jest jedną z osób, które zbierały skały podczas wycieczki do Rezerwatu Ekologicznego Santa Margherita. Aby przetestować na głazach typu Roubion, zespół Yearicks pracował z wiertłem klasy strukturalnej – a nie wiertłem wiertniczym – wraz z innymi narzędziami, podczas gdy zespół Jandura użył „latającej” wersji swojego wiertła wytrwałego. Próbki tam iz powrotem, testowane na różne sposoby.

Zbliżenie na ćwiczenie przypominające wytrwałość: To wiertło jest repliką wiertła na pokładzie sondy Marsa NASA. Wykorzystano go w kampanii testowej, aby zobaczyć, jak krucha skała zareaguje na wiercenie. Źródło: NASA/JPL-Caltech

Wystawiony na próbę

Zespół Jandury wykonywał swoje przypominające lot doły po kilka milimetrów na raz, zatrzymując się, by sprawdzić, czy jądro wciąż się formuje; Jeśli się zawali, przyjrzą się zmiennym, które mogą być przyczyną. Na przykład inżynierowie dostosowali szybkość udaru wiertła i ciężar, który został umieszczony na wiertle. Próbowali również wiercić w skale poziomo, a nie pionowo, na wypadek, gdyby czynnikiem wpływały na to nagromadzenie gruzu.

Wydaje się, że po każdej dokonanej przez nich zmianie pojawi się nowa zmarszczka. Jednym z nich było to, że kruche okazy nadal opierały się wiertarce udarowej. Kiedy zespół Jandury zmniejszył siłę uderzenia, aby uniknąć zamienienia próbki w proszek, wiertło nie mogło przebić się przez powierzchnię. Ale wybór miejsca, które toleruje silniejsze pukanie, oznacza wybór miejsca, które mniej oddziałuje z wodą.

Do tej pory zespół Perseverance zebrał sześć próbek silnie zwietrzałych i zmienionych wodą skał, a zespół wie, że jest w stanie zrobić o wiele więcej. Ale ich doświadczenie z Roubionem przygotowało ich na niektóre z ekstremalnych przypadków, które Mars rzuci na wytrwałość w przyszłości. Jeśli znajdą więcej skał, takich jak Roubion, Laboratorium Symulacji Materiałów Pozaziemskich będzie gotowe z partią materiałów godnych Marsa.

Więcej o misji

Astrobiologia jest jednym z głównych celów misji wytrwałości na Marsa, w tym poszukiwania śladów dawnego życia mikrobiologicznego. Łazik będzie charakteryzował geologię planety i przeszły klimat, utoruje drogę do eksploracji Czerwonej Planety przez ludzi i będzie pierwszą misją, która zbierze marsjańskie skały i regolit (spękane skały i pył) i przechowa je w skrytce.

Kolejne misje NASA, we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA), wyślą statek kosmiczny na Marsa w celu zebrania tych zapieczętowanych próbek z powierzchni i zwrócenia ich na Ziemię w celu przeprowadzenia głębokiej analizy.

Misja Mars 2020 Perseverance jest częścią programu NASA Lunar-to-Mars Exploration Approach, który obejmuje misję Artemid na Księżyc, która pomoże przygotować się do ludzkiej eksploracji Czerwonej Planety.

Laboratorium napędu odrzutowego, obsługiwane przez administrowany przez NASA Kalifornijski Instytut Technologiczny w Pasadenie w Kalifornii, zbudowało i zarządzało operacjami łazika.