Conosciamo il Rover PERSEVERANCE

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Dopo aver percorso 470 milioni di chilometri, il rover della NASA è regolarmente atterrato sul pianeta. Conosciamo il Rover più eveluto mai costruito!

Corpo

Il “corpo” del Rover

Il corpo del rover Perseverance è chiamato la calda scatola dell’elettronica, o “WEB” in breve. Come il corpo di una macchina, il corpo del rover è uno strato esterno resistente che protegge il computer e l’elettronica del rover (che sono fondamentalmente l’equivalente del cervello e del cuore del rover). Il corpo del rover mantiene quindi gli organi vitali del rover protetti e a temperatura controllata.

La calda scatola elettronica è chiusa in alto da un pezzo chiamato Rover Equipment Deck. Il Rover Equipment Deck rende il rover come un’auto decappottabile, consentendo un posto per l’albero del rover e le telecamere per sedersi nell’aria marziana, scattando foto con una visione chiara del terreno mentre il rover viaggia.

Specifiche tecniche

  • Lavoro principale Trasportare e proteggere il computer, l’elettronica e i sistemi degli strumenti
  • Lunghezza 10 piedi (3 metri)
  • Larghezza 9 piedi (2,7 metri)
  • Altezza 7 piedi (2,2 metri)
  • Peso / massa 2.260 libbre / 1.025 chilogrammi
  • Struttura Fondo e fianchi sono il telaio del telaio; in alto è il ponte dell’attrezzatura del rover (il suo “retro”); in fondo c’è la pancia. Si noti che per il nuovo spazio di lavoro interno di Sampling e Caching, il padiglione in quell’estremità anteriore del rover (a circa 1 1/2 piedi dall’estremità anteriore) viene lasciato cadere subito dopo l’atterraggio del rover. Ciò espone lo spazio di lavoro all’atmosfera marziana e crea più spazio per le operazioni di manipolazione dei campioni all’interno dello spazio di lavoro.

Rover corpo

Il rover Perseverance si basa sul design di successo del rover Mars Science Laboratory, Curiosity. Tuttavia, Perseverance ha una nuova cassetta degli attrezzi scientifica e tecnologica. Una differenza importante è che questo rover può campionare e memorizzare nella cache i minerali. Per fare ciò, Perseverance ha una nuova punta di carotaggio per raccogliere campioni. I campioni vengono quindi sigillati in tubi e posti sulla superficie di Marte.

In futuro, un’altra missione spaziale potrebbe potenzialmente raccogliere i campioni e portarli sulla Terra per un’analisi dettagliata.

Differenze tra perseveranza e curiosità

Il grande braccio robotico sulla parte anteriore del rover differisce da quello di Curiosity per due ragioni principali:

  1. La perseveranza raccoglierà carote di roccia. Ha bisogno di raccogliere campioni di roccia e salvarli per un possibile studio futuro da parte degli scienziati. Curiosity ha studiato i campioni raccolti in loco, utilizzando il laboratorio di bordo del rover.
  2. La perseveranza ha una “mano” o una torretta più grande. Le nuove funzioni e i nuovi strumenti scientifici del rover significano che deve ospitare una torretta più grande all’estremità del braccio del robot. Questa torretta ha il trapano di carotaggio e due strumenti scientifici, oltre a una telecamera a colori per l’ispezione ravvicinata della superficie e anche “selfie” per i controlli sanitari di ingegneria.

All’interno del corpo del rover è presente uno spazio di lavoro interno dedicato alla raccolta, allo spostamento e al posizionamento di punte da trapano e provette per campioni all’interno del Sample Caching System. I nuovi motori che guidano questi movimenti specializzati erano necessari oltre a quelli utilizzati sul rover Curiosity. L’elettronica del controller del motore del rover è stata modificata rispetto al design Curiosity per adattarsi a questi motori.

Nuovo software per far funzionare il Rover

La perseveranza funzionerà in modo molto diverso dalla curiosità. Il nuovo rover raccoglierà 20 campioni sigillati di rocce e suolo marziani. I campioni verranno messi da parte in una “cache” su Marte. Il team sta costruendo un nuovo software per eseguire il rover. Il software verrà aggiornato con miglioramenti durante la missione.

Oltre a gestire solo le nuove operazioni di campionamento, il rover Mars 2020 gestisce tutte le sue attività quotidiane in modo più efficiente per bilanciare le sue misurazioni scientifiche in loco, raccogliendo anche campioni per potenziali analisi future. Per fare ciò, il software di guida del rover – il “cervello” per muoversi – è stato modificato per dare a Marte 2020 una maggiore indipendenza di quanto Curiosity abbia mai avuto.

Ciò consente a Perseverance di coprire più terreno senza consultare i controllori sulla Terra così frequentemente. Inoltre, gli ingegneri hanno aggiunto un “semplice pianificatore” al software di volo. Ciò consente un utilizzo più efficace e autonomo dell’energia elettrica e di altre risorse del rover. Consente al rover di spostare l’orario di alcune attività per sfruttare le aperture nel programma delle operazioni giornaliere.

Nuove ruote per perseveranza

Gli ingegneri hanno ridisegnato le ruote del rover Mars 2020 Perseverance per renderle più robuste a causa dell’usura che le ruote del rover Curiosity hanno sopportato durante la guida su rocce appuntite e appuntite. Le ruote di Perseverance sono più strette di quelle di Curiosity, ma di diametro maggiore e realizzate in alluminio più spesso. La combinazione della suite di strumenti più ampia, del nuovo sistema di campionamento e cache e delle ruote modificate rende Perseverance più pesante del suo predecessore, Curiosity.



Cervelli

I “cervelli” del Rover Mars 2020

A differenza delle persone e della maggior parte degli animali, il cervello del rover – il suo computer – si trova nel suo corpo squadrato. Il modulo del computer si chiama Rover Compute Element (RCE) – in realtà ci sono due RCE identici nel corpo, quindi c’è sempre un “cervello” di riserva.

Il Rover Compute Element si interfaccia con le funzioni di ingegneria del rover Perseverance su due reti che seguono uno standard del settore aerospaziale progettato appositamente per i requisiti di alta affidabilità di aeroplani e veicoli spaziali. Inoltre, gli RCE hanno lo scopo speciale di dirigere le interfacce con tutti gli strumenti rover per lo scambio di comandi e dati scientifici.

Specifiche tecniche

  • Processore Processore centrale resistente alle radiazioni con architettura PowerPC 750: un BAE RAD 750 Funziona a una velocità fino a 200 megahertz, 10 volte la velocità dei computer dei rover su Marte Spirit e Opportunity
  • Memoria 2 gigabyte di memoria flash (~ 8 volte tanto quanto Spirit o Opportunity) 256 megabyte di memoria dinamica ad accesso casuale 256 kilobyte di memoria di sola lettura programmabile cancellabile elettricamente

Memoria migliore che mai

Il computer contiene una memoria speciale per tollerare l’ambiente di radiazioni estreme che esiste nello spazio e sulla superficie marziana.

“Nervi” per l’equilibrio e la posizione

Il rover Perseverance è dotato di un’unità di misurazione inerziale (IMU) che fornisce informazioni a 3 assi sulla sua posizione, che consente al rover di eseguire movimenti precisi in verticale, orizzontale e da lato a lato (imbardata). Il dispositivo viene utilizzato nella navigazione rover per supportare traversate sicure e per stimare il grado di inclinazione che il rover sta sperimentando sulla superficie di Marte.

Monitorare la sua “salute”

Proprio come il cervello umano, i computer del rover registrano segni di salute, come i livelli di temperatura e potenza, insieme ad altre caratteristiche che mantengono il rover “vivo”. Questo circuito di controllo principale controlla costantemente i sistemi per garantire che il rover sia in grado di comunicare per tutta la missione di superficie e che rimanga termicamente stabile (non troppo caldo o troppo freddo) in ogni momento. Lo fa controllando periodicamente le temperature, in particolare nel corpo del rover, e regolando di conseguenza il controllo della temperatura; e quindi registrare la generazione di energia e i dati di accumulo di energia durante il sol di Marte (un giorno marziano) per decidere quali nuove attività possono essere avviate o completate; e infine programmare e preparare le sessioni di comunicazione con la Terra o con gli orbitanti locali di Marte.

Usando il suo “cervello di computer” per scambiare informazioni con la squadra

Attività come scattare foto, guidare e utilizzare gli strumenti vengono eseguite sotto comandi trasmessi in una sequenza di comandi al rover dalla squadra di volo sulla Terra.

La perseveranza genera dati di telemetria costanti di ingegneria, manutenzione e analisi e rapporti periodici sugli eventi che vengono memorizzati per la trasmissione finale una volta che il team di volo richiede le informazioni al rover.

Il rover ha due “cervelli di computer”, uno dei quali è normalmente addormentato. In caso di problemi, l’altro cervello del computer può essere risvegliato per assumere il controllo e continuare la missione.

Le telecamere sul Mars 2020 Perseverance Rover

Gli “occhi” e gli altri “sensi” del rover

Il rover Perseverance ha diverse telecamere focalizzate su compiti di ingegneria e scienza. Alcuni ci aiutano ad atterrare su Marte, mentre altri servono come i nostri “occhi” sulla superficie per andare in giro. Usiamo altri per fare osservazioni scientifiche e aiutare nella raccolta di campioni.

  • Telecamere per immagini di discesa
  • Telecamere di ingegneria
  • Fotocamere scientifiche

Telecamere per immagini di discesa per l’atterraggio

Vi siete mai chiesti come sarebbe avere una visione da “astronauta” dell’atterraggio su Marte?

Quando il rover Curiosity è atterrato su Marte, ha registrato la discesa e l’atterraggio con il suo Mars Descent Imager o telecamera “MARDI”. La vista era estremamente preziosa per gli ingegneri; li ha aiutati a capire cosa succede durante una delle parti più rischiose della missione.

Questa telecamera ha registrato un video a colori del viaggio di Curiosity attraverso l’atmosfera fino alla superficie marziana. Ha dato al team scientifico e ai conducenti del rover un’idea dell’atterraggio e li ha aiutati a identificare il punto esatto di atterraggio di Curiosity.

Nuove telecamere per l’atterraggio

Per il rover Mars 2020 Perseverance, il team di ingegneri ha aggiunto diverse telecamere e un microfono per documentare l’ ingresso, la discesa e l’atterraggio in modo ancora più dettagliato. Le telecamere catturano video a colori durante la discesa finale del veicolo sulla superficie marziana. Alcuni di ciò che le telecamere vedono durante la discesa aiuteranno i pianificatori della missione a decidere i primi viaggi del rover.

Questi nuovi occhi e orecchie di Perseveranza sono assemblati da hardware commerciale facilmente disponibile. Le telecamere e il microfono vengono pilotati come “carico utile discrezionale”, il che significa che è un componente aggiuntivo opzionale che sarà una risorsa, ma non è richiesto per la missione.

Microfoni sul Perseverance Rover

I robot hanno replicato gran parte dell’esperienza sensoriale umana su Marte. Le telecamere ci hanno dato la vista, mani, braccia e piedi robotici hanno fornito il tatto e sensori chimici e minerali ci hanno permesso di assaggiare e annusare su Marte. L’udito è l’ultimo dei cinque sensi che dobbiamo ancora esercitare sul Pianeta Rosso.

Quando il rover Perseverance arriverà su Marte, avrà due microfoni. Ciò consentirà ai nostri robot non solo di toccare e assaggiare, ma finalmente di sentire, i suoni di Marte.

I veicoli spaziali della NASA che hanno viaggiato su Marte in passato hanno trasportato due microfoni. Sfortunatamente, una di queste missioni, il Mars Polar Lander, fallì. Il Phoenix Lander aveva un microfono sulla telecamera di discesa della navicella, ma quello strumento non è mai stato acceso.

  • Microfono SuperCam
  • Microfoni EDL

Registrazione dei suoni su Marte

Gli ingegneri hanno equipaggiato Perseverance per essere un buon ascoltatore. Ha microfoni Entry Descent and Landing (EDL) che registreranno i suoni dell’atterraggio. Il toolkit di SuperCam consiste anche in un microfono che aiuterà a studiare le rocce e il suolo di Marte. Potremmo persino essere in grado di sentire i suoni del rover stesso!

Microfono su SuperCam

SuperCam identifica i minerali e le composizioni rocciose e cerca composti organici che potrebbero essere correlati alla vita passata su Marte. Ha un laser che può colpire e studiare aree su una roccia piccola come il punto alla fine di questa frase. Tutto da circa 20 piedi o 7 metri di distanza. La sua fotocamera e gli spettrometri esaminano quindi la chimica della roccia. Il microfono su SuperCam dà agli scienziati un altro “senso” con cui sondare gli obiettivi rocciosi che stanno studiando.

Specifiche tecniche

  • Lavoro principale Per aiutare a studiare le rocce di Marte
  • Posizione Su un boma corto da 15 mm sulla testa del lungo albero del rover
  • Ascoltando quando quando lo strumento SuperCam è acceso, per pochi millisecondi alla volta. O per ascoltare i suoni del vento e del rover per circa 3,5 minuti alla volta.
  • Peso 30 grammi, o circa 1 oncia
  • Quello che può sentire il pop staccato causato quando il laser studia i rumori di roccia, vento e rover

Ascoltare i suoni di uno sparo laser

Quando SuperCam spara un laser su una roccia, una piccola quantità di roccia vaporizza in un gas caldo chiamato “plasma” e il calore e la vibrazione creano un’onda d’urto che produce un suono scoppiettante. La fotocamera e lo spettrometro di SuperCam possono “leggere” il gas caldo per rivelare la composizione chimica della roccia vaporizzata. Allo stesso tempo, il microfono sente il “pop” staccato mentre il laser colpisce la roccia a diversi metri di distanza da Perseverance.

Il tipo di “pop” che produce racconta agli scienziati la massa e la composizione della roccia. L’intensità del suono rivela la relativa durezza delle rocce, che può dirci di più sul loro contesto geologico. Ad esempio, la durezza della roccia può aiutare a dirci se la roccia si è formata in un lago o da materiale mosso dal vento, o quanta pressione è stata coinvolta nella sua formazione. Il tutto senza mai arrivare e toccarlo.

SuperCam può ascoltare per circa 3,5 minuti alla volta durante l’esecuzione di osservazioni scientifiche. Questo dà al rover la possibilità di ascoltare i suoni di Marte, come il suono acuto dei granelli di sabbia sulla superficie, il vento che fischia intorno all’albero del rover e gli ululati acuti dei diavoli di polvere che passano. Il microfono registra anche i suoni di Perseverance usando il braccio, le rocce di carotaggio e le ruote che scricchiolano contro la superficie. Il rover può sentire gli altri strumenti, i meccanismi interni e sentire quando lasciamo cadere le provette. In alcuni casi, il suono può aiutare il team a diagnosticare la salute dei meccanismi o degli strumenti interni del rover.

Microfono per registrare l’atterraggio del rover

Il sistema Entry Descent and Landing (EDL) di Mars 2020 è simile a Mars Science Laboratory / Curiosity, ma ha un microfono con cui registrare i suoni della discesa. Questo microfono registra l’audio mentre il rover Perseverance scende in superficie. Potremmo sentire l’attrito dell’atmosfera, i venti e il rumore della polvere spostata mentre il rover atterra.

Specifiche tecniche

  • Lavoro principale Per registrare i suoni dell’atterraggio
  • Posizione Il “cervello” del microfono EDL si trova all’interno del corpo del rover; le sue “orecchie” sono sul lato del corpo del rover
  • Operativo mentre il rover scende su Marte
  • Registrazione i rumori della discesa, l’attrito dell’atmosfera, la polvere sollevata dai propulsori mentre il rover scende

Ascoltare i suoni del rover

Gli ingegneri stanno ottimizzando questo microfono per lo spazio da hardware facilmente disponibile e acquistato in negozio. È improbabile che funzioni oltre l’atterraggio. Se sopravvive, potremmo essere in grado di sentire i suoni dei venti marziani e i suoni del rover funzionante, come le ruote che girano, i motori che girano la sua testa e le pompe di calore che lo tengono caldo.

Ruote e gambe

Le ruote e le gambe del Mars 2020 Perseverance Rover

Il rover Perseverance ha sei ruote, ciascuna con il proprio motore individuale.
Le due ruote anteriori e due posteriori hanno anche motori sterzanti individuali. Questa capacità di sterzata consente al veicolo di virare sul posto di 360 gradi. Lo sterzo a quattro ruote consente inoltre al rover di sterzare e curvare, facendo curve ad arco.

Specifiche tecniche

Gambe

  • Materiali Realizzato con tubi in titanio formati con lo stesso processo utilizzato per realizzare telai per mountain bike di fascia alta.
  • Altro Consenti al rover di guidare su rocce alte fino al ginocchio fino a 40 centimetri (15,75 pollici).

Ruote

  • Materiali Realizzato in alluminio, con tacchette per la trazione e raggi in titanio curvi per un supporto elastico.
  • Taglia 52,5 centimetri (20,7 pollici) di diametro
  • Altro Un giro completo delle ruote senza slittamento guida il rover a 1,65 metri (65 pollici).

Le ruote Perseverance Rover

Come si muovono le ruote

Perseverance utilizza un simile sistema di sospensione “rocker-bogie” che è stato utilizzato anche nelle missioni Mars Science Laboratory, Mars Exploration Rovers e Pathfinder. Il sistema di sospensione è il modo in cui le ruote sono collegate al resto del rover e controlla come il rover interagisce quando il terreno marziano.

Il sistema di sospensione ha tre componenti principali:

Differenziale : si collega ai bilancieri sinistro e destro e al corpo del rover tramite un perno al centro del ponte superiore del rover.

Rocker : uno ciascuno sul lato sinistro e destro del rover. Collega la ruota anteriore al differenziale e al carrello posteriore.

Carrello : collega le ruote centrali e posteriori al bilanciere.

Quando si guida su un terreno marziano irregolare, il sistema di sospensione mantiene un peso relativamente costante su ciascuna delle ruote del rover. La sospensione riduce anche al minimo l’inclinazione del rover durante la guida, mantenendola più stabile.

La sospensione del carrello a bilanciere del rover consente al rover di superare ostacoli (come rocce) o depressioni grandi quanto la ruota del rover (52,5 centimetri, 20,7 pollici). Ogni ruota ha un battistrada aggressivo composto da 48 costole (o tacchette), lavorate nella sua superficie. Le costole conferiscono al rover un’eccellente trazione durante la guida sia su sabbia soffice che su rocce dure.

Perseverance è progettato per resistere a un’inclinazione di 45 gradi in qualsiasi direzione senza ribaltarsi. Per una maggiore protezione e una guida sicura, i conducenti del rover evitano i terreni che causerebbero un’inclinazione di oltre 30 gradi.

Rover Speed

Per gli standard dei veicoli terrestri, il rover Perseverance è lento. Per gli standard dei veicoli marziani, tuttavia, Perseverance è un artista eccezionale. Il rover ha una velocità massima su terreno piatto e duro di 4,2 centimetri al secondo o 152 metri all’ora. Questo è un po ‘meno di 0,1 miglia all’ora. Per fare un confronto, un ritmo di camminata di 3 miglia all’ora è di 134 centimetri al secondo, o 4.828 metri all’ora.

Nel caso dell’esplorazione di Marte, tuttavia, la velocità non è la qualità più rilevante. Riguarda il viaggio e le destinazioni lungo il percorso. Il ritmo lento è efficiente dal punto di vista energetico e consuma meno di 200 watt. Confrontalo con un motore di un’auto da 200 cavalli, che consuma quasi 150.000 watt!

Braccio robotico

Il braccio robotico lungo 7 piedi su Perseverance può muoversi molto come il tuo. Ha “articolazioni” di spalla, gomito e polso per la massima flessibilità. Il braccio consente al rover di funzionare come farebbe un geologo umano: tenendo e usando strumenti scientifici con la sua “mano” o torretta. Gli “strumenti manuali” del rover estraggono i nuclei dalle rocce, acquisiscono immagini microscopiche e analizzano la composizione elementare e la composizione minerale delle rocce e del suolo marziani.

Specifiche tecniche

  • Lunghezza 7 piedi (2,1 metri)
  • Gradi di libertà Ci sono cinque. Sono resi possibili da minuscoli motori chiamati “attuatori rotanti”. I cinque gradi di libertà sono noti come articolazione azimutale della spalla, articolazione dell’elevazione della spalla, articolazione del gomito, articolazione del polso e articolazione della torretta.
  • Torretta “a mano” Alla fine del braccio c’è la “torretta”. È come una mano che trasporta telecamere scientifiche, analizzatori minerali e chimici per studiare l’abitabilità passata di Marte e scegliere il campione scientificamente più prezioso da memorizzare.
  • Nomi degli strumenti sulla torretta SHERLOC e WATSON, PIXL, GDRT (Gaseous Dust Removal Tool), sensore di contatto con il suolo, trapano
  • trapano Il trapano è un trapano rotante a percussione progettato per estrarre campioni di carote rocciose dalla superficie di Marte.
  • Punta del trapano Una suite di punte intercambiabili: punte di carotaggio, punta di regolite e abrasivo.
  • Funzione principale Assistere nelle indagini sulla superficie di Marte e nella raccolta di campioni
  • Diametro dei fori praticati 1 pollice (27 mm)

trapano

Il trapano del rover utilizzerà il movimento rotatorio con o senza percussioni per penetrare nella superficie marziana per raccogliere i preziosi campioni. Il trapano è dotato di tre diversi tipi di attacchi (bit) che facilitano l’acquisizione del campione e l’analisi della superficie. Le punte di carotaggio e regolite vengono utilizzate per raccogliere campioni marziani direttamente in una provetta di raccolta campione pulita, mentre la punta abrasiva viene utilizzata per raschiare o “abradere” gli strati superiori delle rocce, per esporre superfici fresche e non alterate per lo studio.

Tipi di campioni di roccia che il trapano raccoglierà

Campioni di roccia
Il trapano cilindrico taglia i campioni dagli interni rocciosi, rompendo il campione di roccia alla sua base. Ogni campione viene raccolto direttamente in una provetta di raccolta del campione pulita. Le provette hanno le dimensioni di una torcia. Ogni nucleo raccolto ha un diametro di 13 mm (0,5 pollici) e una lunghezza di 60 mm (2,4 pollici), pari a una media di 10-15 grammi di materiale marziano per tubo.

Campioni “Regolite”
Una punta speciale viene utilizzata per raccogliere il materiale roccioso sciolto, o “regolite” , sulla superficie marziana. Come con i campioni di roccia, i campioni di regolite vengono raccolti direttamente in una provetta di raccolta del campione pulita.

Attrezzatura di campionamento sulla “mano” (torretta)

Alla fine del braccio c’è la “torretta”. È come una mano che trasporta telecamere scientifiche, analizzatori minerali e chimici per studiare l’abitabilità passata di Marte e scegliere il campione scientificamente più prezioso da memorizzare. Gli strumenti scientifici montati sulla torretta sono:

SHERLOC e WATSON
SHERLOC ha lo scopo di studiare i minerali da vicino, quindi è montato sulla torretta dove può essere posizionato accanto ai suoi bersagli. SHERLOC utilizza spettrometri, un laser e una fotocamera per cercare sostanze organiche e minerali che sono stati alterati da ambienti acquosi e possono essere segni di vita microbica passata.

SHERLOC ha un aiutante. La telecamera WATSON è anche montata sulla “mano /”. È come la lente manuale di un geologo, che ingrandisce e registra le strutture di roccia e suolo che vengono studiate dall’analizzatore di minerali SHERLOC. La sua posizione sull’agile torretta del braccio robotico significa che WATSON può essere posizionato vicino a bersagli alla portata del braccio. WATSON è anche un “assistente” fotocamera integrato per SHERLOC e PIXL. WATSON fornisce anche preziose viste dei sistemi rover come le ruote e gli strumenti montati in basso sul rover, fuori dalla vista di Mastcam-Z.

PIXL

PIXL è montato sulla torretta perché deve potersi muovere vicino ai suoi bersagli minerali. È in grado di rilevare i segni della vita passata. PIXL cerca cambiamenti nelle strutture e nelle sostanze chimiche nelle rocce e nel suolo marziani lasciati da qualsiasi antica vita microbica. PIXL studierà campioni candidati possibile raccolta di campioni. Le informazioni raccolte verranno utilizzate per decidere quali sono gli obiettivi scientificamente più interessanti.

Sensore di contatto a terra

La torretta ha un sensore speciale per proteggersi da eventuali danni se il braccio viene a contatto con la superficie. Il sensore di contatto segnala al braccio del rover di fermarsi se tocca inavvertitamente il suolo.

Gestione dei campioni

La perseveranza analizzerà campioni di roccia e suolo marziani. Usando il suo trapano, il rover raccoglierà e immagazzinerà i nuclei in tubi sulla superficie marziana.

Gestione dei campioni

Il rover Perseverance raccoglierà campioni dalle rocce e dal suolo marziani usando il suo trapano. Il rover memorizzerà quindi i nuclei del campione in tubi sulla superficie marziana. L’intero processo è chiamato “cache di esempio”.

Mars 2020 sarà la prima missione a dimostrarlo su Marte. Potrebbe potenzialmente aprire la strada a future missioni che potrebbero raccogliere i campioni e riportarli sulla Terra per analisi di laboratorio intensive.

I tre passaggi principali nella gestione del campione sono:

Passaggio 1: raccolta dei campioni
Passaggio 2: sigillatura e conservazione dei campioni a bordo
Passaggio 3: deposito dei campioni sulla superficie

Specifiche tecniche

  • Lavoro principale Raccogli e conserva una serie avvincente di campioni di roccia e suolo che potrebbero essere restituiti alla terra in futuro.
  • Tubi di testimonianza 5 tubi
  • Contenitori per campioni 43 contenitori
  • Campioni da raccogliere almeno 20 campioni

FASE 1: raccolta dei campioni

Un grande lavoro per il rover è raccogliere campioni accuratamente selezionati di roccia e suolo di Marte. Questi campioni saranno sigillati in tubi e lasciati in un luogo ben identificato, o più di un punto, sulla superficie di Marte. Saranno fornite mappe dettagliate per qualsiasi futura missione che potrebbe andare su Marte e raccogliere questi campioni per lo studio degli scienziati.

Attrezzatura per il campionamento nella pancia del rover

La pancia del rover ospita tutta l’attrezzatura e le provviste necessarie per raccogliere i campioni. Contiene un carosello rotante del trapano, che è una ruota che contiene diversi tipi di punte da trapano. Accanto a questo ci sono le 43 provette per campioni in attesa di essere riempite.

Mentre il grande braccio del rover si allunga e perfora la roccia, la pancia del rover ospita un piccolo braccio robotico che funge da “assistente di laboratorio” per il braccio grande. Il piccolo braccio preleva e sposta i nuovi tubi del campione verso la perforatrice e trasferisce i contenitori dei campioni pieni in uno spazio dove vengono sigillati e conservati.

Tubi di testimonianza

La perseveranza deve soddisfare requisiti straordinari di pulizia. Queste misure sono in atto per evitare di contaminare i campioni marziani con contaminanti terrestri che possono essere portati inavvertitamente dalla Terra. Regole rigorose limitano la quantità di materiali inorganici, organici e biologici dalla Terra nel rover e nel suo sistema di manipolazione dei campioni.

Perseverance trasporta cinque “provette testimone” insieme a provette per la raccolta dei campioni. Le provette testimone sono simili alle provette campione tranne per il fatto che sono precaricate con una varietà di materiali testimone in grado di catturare contaminanti molecolari e particolati, come:

  • gas che possono essere rilasciati, o “degassati”, da materiali diversi sul rover;
  • residui chimici dallo sparo del sistema di propulsione all’atterraggio;
  • qualsiasi altro materiale terrestre organico o inorganico che potrebbe essere arrivato su Marte con il rover.

Uno alla volta, i tubi del testimone saranno aperti sulla superficie marziana per “testimoniare” l’ambiente circostante vicino ai siti di raccolta dei campioni. Sono esposti all’ambiente locale in cui vengono raccolti i campioni e subiscono i movimenti di perforazione e altri movimenti che subiscono i contenitori dei campioni. I tubi testimone, tuttavia, non raccolgono campioni di suolo o roccia. Anche i tubi testimone saranno sigillati e memorizzati nella cache come i campioni reali di Marte.

In futuro, se i campioni di Perseverance vengono restituiti sulla Terra per l’analisi, le provette mostreranno se i contaminanti della Terra erano presenti durante la raccolta dei campioni. Ciò aiuterà gli scienziati a capire quali materiali nei materiali marziani potrebbero effettivamente essere di origine terrestre.

FASE 2: archiviazione a bordo

Dopo aver raccolto un campione, il tubo del campione viene trasferito nuovamente nella pancia del rover. Lì, viene consegnato al piccolo braccio robotico interno e spostato nelle stazioni di ispezione e sigillatura. Una volta che il tubo è sigillato ermeticamente, nulla può entrare o uscire. I tubi vengono conservati nella pancia del rover fino a quando il team non decide il momento e il luogo in cui far cadere i campioni in superficie.

FASE 3: deposito di campioni sulla superficie

At a time and place of the team’s choosing, the samples are deposited on the surface of Mars at a spot that the team designates as a “sample cache depot.” The depot location or locations must be well-documented by both local landmarks and precise coordinates from orbital measurements. The cache of Mars samples remains at the depot, available for pickup and potential return to Earth.

Energia elettrica

Il rover Perseverance necessita di energia elettrica per funzionare.

Senza alimentazione, il rover non può muoversi, usare i suoi strumenti scientifici o comunicare con la Terra.

La perseveranza trasporta un sistema di alimentazione radioisotopica. Questo sistema di alimentazione produce un flusso affidabile di elettricità utilizzando il calore del decadimento radioattivo del plutonio come “carburante”.

La fonte di alimentazione è chiamata “Generatore termoelettrico a radioisotopi multi-missione” o in breve MMRTG. L’MMRTG converte il calore dal decadimento radioattivo naturale del plutonio in elettricità. Questo sistema di alimentazione carica le due batterie principali del rover. Il calore dell’MMRTG viene anche utilizzato per mantenere gli strumenti e i sistemi del rover alle corrette temperature di funzionamento.

Specifiche tecniche

  • Lavoro principale Fornire elettricità al rover
  • Posizione A poppa del rover
  • Taglia 25 pollici (64 centimetri) di diametro per 26 pollici (66 centimetri) di lunghezza
  • Peso Circa 99 libbre (45 chilogrammi)
  • Sistema di alimentazione Utilizza 10,6 libbre (4,8 chilogrammi) di biossido di plutonio come fonte della fornitura costante di calore
  • Energia elettrica prodotta Circa 110 watt al momento del lancio, in calo di una piccola percentuale all’anno
  • Batterie Due batterie ricaricabili agli ioni di litio per soddisfare le esigenze di picco delle attività rover quando la domanda supera temporaneamente i livelli di uscita elettrica costanti dell’MMRTG.
  • Affidabilità Il sistema di alimentazione elettrica del rover Mars 2020 Perseverance è proprio come quello utilizzato sul rover Mars Science Laboratory Curiosity. La NASA ha utilizzato sistemi di alimentazione simili in modo affidabile per decenni, comprese le missioni Apollo sulla Luna, le missioni vichinghe su Marte e su veicoli spaziali che volavano verso i pianeti esterni e Plutone, tra cui Pioneer, Voyager, Ulisse, Galileo, Cassini e New Missioni Horizons.
  • Sicurezza Il carburante all’interno di ogni modulo General Purpose Heat Source è circondato da diversi strati di materiali protettivi, incluso il tipo di materiale resistente utilizzato nelle ogive dei missili progettati per sopravvivere a condizioni infuocate durante il rientro nell’atmosfera terrestre. Inoltre, il carburante radioisotopico è prodotto in una forma ceramica (simile al materiale di una tazza da caffè) che resiste alla rottura in pezzi fini, riducendo la possibilità che il materiale pericoloso possa essere disperso nell’aria o ingerito. Nell’improbabile caso di un incidente al sito di lancio di Marte 2020, la dose massima stimata che un individuo esposto potrebbe ricevere è di 210 millirem. Un residente degli Stati Uniti riceve, in media, 310 millirem di radiazioni ogni anno da fonti naturali, come il radon e i raggi cosmici dallo spazio.

L’MMRTG è fornito alla NASA dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti

Questo sistema di alimentazione offre diversi vantaggi:

  • La durata operativa di 14 anni di un MMRTG fornisce una riserva significativa per la durata della missione principale di Marte 2020 di 1,5 anni Marte (tre anni terrestri)
  • Offre al rover una maggiore mobilità su un’ampia gamma di latitudini e altitudini
  • Consente agli scienziati di massimizzare le capacità degli strumenti scientifici del rover
  • Fornisce agli ingegneri molta flessibilità nell’utilizzo del rover (ad esempio, giorno e notte e durante la stagione invernale)

Comunicazioni

Il rover Mars 2020, Perseverance, ha tre antenne che fungono sia da “voce” che da “orecchie”. Si trovano sul ponte dell’attrezzatura del rover (il suo “retro”). Avere più antenne offre flessibilità operativa e opzioni di backup nel caso in cui siano necessarie. Antenne sul ponte del rover:

Antenna ad altissima frequenza
Antenna ad alto guadagno in banda X.
Antenna a basso guadagno in banda X

Antenna ad altissima frequenza

Molto spesso, Marte 2020 utilizza la sua antenna ad altissima frequenza (UHF) (circa 400 megahertz) per comunicare con la Terra attraverso gli orbitanti della NASA attorno a Marte. Poiché le antenne del rover e dell’orbiter sono a breve distanza l’una dall’altra, si comportano un po ‘come walky-talkie rispetto alle telecomunicazioni a lungo raggio con la Terra fornite dalle antenne a basso e alto guadagno.

In genere occorrono dai 5 ai 20 minuti affinché un segnale radio percorra la distanza tra Marte e la Terra, a seconda delle posizioni del pianeta. L’utilizzo di orbitatori per inoltrare i messaggi è vantaggioso perché sono molto più vicini alla Perseveranza rispetto alle antenne del Deep Space Network (DSN) sulla Terra. Il rover con limitazioni di massa e potenza può raggiungere velocità di trasmissione dati elevate fino a 2 megabit al secondo sul collegamento relè a distanza relativamente breve verso gli orbitatori in testa. Gli orbitatori quindi usano le loro antenne e trasmettitori molto più grandi per ritrasmettere quei dati sul collegamento a lunga distanza alla Terra.

Specifiche tecniche

  • Lavoro principale Trasmissione di dati alla Terra attraverso Mars Orbiters
  • Frequenza radio Banda Ultra-High Frequency (UHF) (circa 400 megahertz)
  • Velocità di trasmissione Fino a 2 megabit al secondo sul collegamento del relè rover-orbiter.

L’antenna ad alto guadagno in banda X.

L’antenna ad alto guadagno è orientabile in modo da poter puntare il raggio radio in una direzione specifica. Il vantaggio di avere un’antenna orientabile è che l’intero rover non ha bisogno di cambiare posizione per parlare con la Terra, che è sempre in movimento nel cielo marziano. Come girare il collo per parlare con qualcuno accanto a te piuttosto che girare tutto il tuo corpo, il rover può risparmiare energia e mantenere le cose semplici spostando solo l’antenna. Il suo alto guadagno gli consente di focalizzare il suo raggio, consentendo velocità di dati più elevate sul lungo collegamento con la Terra.

Specifiche tecniche

  • Lavoro principale Trasmissione di dati direttamente da e verso la Terra
  • Frequenza radio Banda X (da 7 a 8 gigahertz)
  • Posizione Montato a babordo a poppa del ponte Mars 2020 (“retro”)
  • Taglia Di forma esagonale, 1 piede (0,3 metri) di diametro
  • Velocità di trasmissione / ricezione 160/500 bit al secondo o più veloci da / per le antenne del diametro di 112 piedi (34 metri di diametro) della Deep Space Network oa 800/3000 bit al secondo o più veloci da / per il diametro di 230 piedi della Deep Space Network (70 metri di diametro)
  • Fornito da Spagna

L’antenna a basso guadagno in banda X.

Mars 2020 utilizza la sua antenna a basso guadagno principalmente per ricevere i segnali. Questa antenna può inviare e ricevere informazioni in ogni direzione; cioè, è “omnidirezionale”. L’antenna trasmette a bassa velocità dati alle antenne Deep Space Network sulla Terra. Poiché non ha bisogno di essere puntato, fornisce un modo robusto per comunicare sempre con il rover.

Specifiche tecniche

  • Lavoro principale Ricevendo dati
  • Frequenza radio Banda X (da 7 a 8 gigahertz)
  • Tariffe di ricezione Circa 10 bit al secondo o più veloci dalle antenne di 112 piedi di diametro (34 metri di diametro) o circa 30 bit al secondo o più veloci dal diametro di 230 piedi (70 metri di diametro) della Deep Space Network antenna

Fonte: https://mars.nasa.gov

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