Coste del rover de Marte
En la era de los telescopios, hace doscientos años, la gente sólo podía ver la cara de Marte - no necesariamente con claridad - hasta la "oposición de Marte" que ocurre cada 26 meses. En la era de los detectores, generaciones pasadas de vehículos exploradores de Marte están en la superficie de Marte, enviando los últimos datos, fotografías y sonidos de Marte a la Tierra en cualquier momento y lugar.
En julio pasado, la NASA envió un increíble vehículo a Marte a casi 300 millones de millas de distancia y lo llamó Perseverance. Después de seis meses y medio de vuelo, Perseverance alcanzó el borde de la atmósfera marciana a una velocidad de 12.100 millas por hora y aterrizó con éxito.
Imágenes en color de alta definición de la superficie de Marte enviadas por "Perseverance" | Visual China
El coste total de este lanzamiento es de unos 3.000 millones de dólares, incluida la construcción y el lanzamiento. , aterrizaje y operación de Perseverance El costo por sí solo asciende a 2.700 millones de dólares. Esto hace que Perseverance supere al rover Curiosity de 2.500 millones de dólares y se convierta en el rover de Marte más caro de la historia de la humanidad.
La enorme inversión de fondos no ha sido en vano El punto de aterrizaje de Perseverance es más preciso e inteligente que las generaciones anteriores de rovers de Marte. El primer helicóptero de la historia de la humanidad que lleva a Marte abre una nueva perspectiva. observando Marte. Más importante aún, el programa "Mars Sample Return" lanzado por Perseverance significa que la exploración humana de la vida en Marte ha entrado en una nueva etapa.
Punto de aterrizaje cada vez más preciso
El "aterrizaje" es el emocionante primer paso que debe realizar cualquier avión que aterrice en Marte.
La humanidad ha llevado a cabo más de 40 exploraciones a Marte desde 1960, pero la tasa de éxito no es alta. Sólo 8 misiones anteriores han aterrizado con éxito en Marte y han realizado con éxito trabajos de exploración.
La dificultad de aterrizar en Marte radica principalmente en dos aspectos: en primer lugar, la gran masa de Marte da como resultado una gran aceleración del aterrizaje, lo que requiere que la sonda tenga mejores capacidades de desaceleración, en segundo lugar, desde el momento en que ingresa; En la atmósfera marciana, la sonda no puede comunicarse con Marte. Las comunicaciones requieren un control autónomo para completar el aterrizaje.
Dado que Perseverance pesa 1.025 kilogramos y es el rover de Marte más pesado hasta la fecha, será aún más difícil reducir la velocidad al aterrizar. Para resolver este problema, Perseverance utilizó la misma tecnología de "grúa aérea" que Curiosity para el aterrizaje.
Después de ingresar a la etapa final de aterrizaje, la grúa aérea arrancará el motor para reducir aún más la velocidad. Después de alcanzar una cierta distancia, el rover se soltará para tocar el suelo. Finalmente, la grúa aérea completará. su misión, cortar las cuerdas y cables de nailon y moverse por sí solo, volar y estrellarse.
El primer rover de la humanidad en Marte, Sojourner, tenía sólo el tamaño de un horno de microondas. Fue transportado por el módulo de aterrizaje Pathfinder y aterrizó en la superficie de Marte. Utilizaba bolsas de aire para completar la amortiguación y desaceleración después del aterrizaje. Al final del aterrizaje en Marte Durante la etapa, la bolsa de aire rebotó varias veces para lograr amortiguación y finalmente permaneció a salvo en la superficie de Marte.
Los siguientes exploradores de Marte, Spirit y Opportunity, pesaban más de 200 kilogramos y llevaban instrumentos relativamente complejos. Utilizaron el empuje inverso del cohete y el rebote de las bolsas de aire para completar la desaceleración final.
En comparación con generaciones anteriores de rovers de Marte, la tecnología de "grúa aérea" permite a Curiosity y Perseverance aterrizar de una manera más segura.
Sin embargo, no es fácil probar los componentes importantes de la "grúa aérea" en la Tierra, porque el espesor de la atmósfera marciana es sólo el uno por ciento de la de la Tierra, y su gravedad es sólo el uno por ciento. tercera parte de la de la Tierra. Aunque es posible simular el entorno de aterrizaje de Marte en la Tierra, cuanto más precisa sea la simulación, mayor será el costo. Esta es una de las razones por las que el costo de construir un vehículo explorador en Marte es cada vez mayor.
Al comparar el rover Perseverance 2021 y el rover Curiosity 2012, aunque ambos utilizan tecnología de "grúa aérea", Perseverance es obviamente más avanzado. Perseverance utiliza un sistema de identificación inteligente para seleccionar un lugar de aterrizaje y luego separa el paracaídas, en lugar de sincronizar mecánicamente y separar paracaídas fijos como Curiosity. Esto hace que el aterrizaje suave autónomo de Perseverance sea más seguro e inteligente, y el punto de aterrizaje también es más preciso.
El día 23, la NASA publicó el vídeo de aterrizaje tomado por el módulo de aterrizaje Perseverance y el rover de Marte, recreando el famoso proceso de aterrizaje de los "siete minutos de terror" desde una perspectiva en primera persona, que es la primera vez en historia El primer vídeo grabado de un aterrizaje en Marte desde entonces.
Video en primera persona del aterrizaje de "Perseverance" | Visual China
Aunque las sondas anteriores que aterrizaron en Marte han enviado una gran cantidad de datos de telemetría e imágenes, lanzamientos anteriores Ninguno de Los detectores podrían registrar imágenes preciosas durante el proceso de aterrizaje.
El vídeo del aterrizaje en Marte transmitido esta vez proporciona una experiencia valiosa para que los humanos comprendan mejor los "siete minutos de terror" y mejoren la tecnología de aterrizaje futura.
Una perspectiva diferente
Tras vivir el aterrador momento del aterrizaje, el rover pudo "observar" el planeta rojo desde una distancia más cercana.
En la actualidad, existen tres métodos principales de detección de planetas: detección en órbita, detección in situ y detección de patrulla.
La detección envolvente se lleva a cabo principalmente mediante detección remota a larga distancia en órbita. La detección in situ utiliza un detector aterrizado para realizar la detección dentro de un rango fijo. La detección de patrulla es un rover de Marte que realiza observaciones en la superficie. Marte.
Estos tres métodos de detección tienen limitaciones. La claridad de la detección envolvente es limitada y el alcance de la detección in situ es limitado. Aunque la detección de patrulla es más flexible, el alcance para caminar del rover aún es limitado. Tomemos como ejemplo el rover marciano Opportunity. Durante sus 14 años de trabajo, sólo se movió un total de 45 kilómetros, lo que es insignificante en comparación con la circunferencia de Marte de más de 20.000 kilómetros.
Para poder romper con varios Debido al dilema de la observación, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de EE. UU. lanzó un nuevo intento: el "Helicóptero de Reconocimiento de Marte"
El primer helicóptero de Marte en la historia de la humanidad Visual China
El Primero en la historia de la humanidad, el helicóptero de Marte "Ingenuity" siguió a Perseverance a Marte. Este helicóptero no puede comunicarse directamente con la Tierra y tiene que transmitir información a través de Perseverance, por lo que no puede volar demasiado lejos de Perseverance y su alcance máximo es de solo 300. metros, la distancia máxima de comunicación es de 1 km.
Aunque el actual helicóptero de Marte parece no estar maduro en su funcionamiento, para lograr este avance, los científicos del Jet Propulsion Laboratory han desarrollado un helicóptero especial para Marte. Dispositivo de simulación.
La capacidad de un helicóptero para volar depende de la sustentación generada por la interacción entre el rotor y el aire durante la rotación. La atmósfera en la superficie de Marte es diferente a la de la Tierra. de densidad y composición La estructura de un helicóptero será muy diferente a la de un helicóptero en la Tierra. En segundo lugar, la aceleración debida a la gravedad en Marte es de sólo 3,7 metros por segundo cuadrado, por lo que un objeto de. la misma masa experimentará menos gravedad en Marte que en la Tierra.
Para simular el entorno marciano de manera más realista, durante las pruebas, el dispositivo de simulación primero debe extraer el aire del interior y luego inyectar gas con el mismo. composición como la atmósfera marciana para aumentar la densidad del gas dentro del dispositivo. La presión del aire es básicamente la misma que la de la superficie de Marte. Para simular la gravedad experimentada en Marte, este dispositivo también utiliza una eslinga motorizada conectada a la parte superior. del helicóptero para proporcionar tensión para compensar parte de la gravedad.
Si eres inteligente, si el avión despega y flota con éxito durante su primer vuelo, se lograrán más del 90 por ciento de los objetivos del programa. Si el helicóptero aterriza con éxito y permanece operativo, se podrán intentar hasta cuatro vuelos más, cada uno en el vuelo final.
El helicóptero de Marte proporcionará una perspectiva única con mayor resolución que los satélites en órbita y más maniobrabilidad que el. Mars Rover, agregará una dimensión aérea a la futura exploración del Planeta Rojo al transmitir imágenes de alta definición y observaciones desde ángulos que actualmente no están disponibles en orbitadores de gran altitud o vehículos terrestres. Agua, materia orgánica y vida. >
Durante décadas, varias sondas y rovers de Marte han estado probando capa por capa en la Tierra. Han sido probados en la atmósfera marciana y han observado Marte en diferentes dimensiones. Sólo quieren confirmar algo: ¿Está ahí o ha estado ahí? ¿Alguna vez ha habido vida en Marte?
Estas décadas de esfuerzos comenzaron con la búsqueda de "agua".
En enero de 2004, el Spirit y el Opportunity fueron lanzados uno tras otro en el Aterrizaje Gusev. Cráter y Meridiano Planitia en Marte, su objetivo es explorar el hielo en Marte
En agosto de 2012, Curiosity aterrizó con éxito en el cráter Gale cerca del ecuador de Marte. Su descubrimiento alguna vez nos dio una esperanza infinita.
Curiosity detectó de forma remota las formas del relieve y la composición de la superficie marciana mediante métodos de teledetección, como tomar fotografías, perforar agujeros en Marte y tomar muestras y analizar directamente la composición de muestras marcianas. Descubrió tiofeno (C4H4S). compuestos aromáticos, alifáticos, etc. Presencia de materia orgánica compleja en Marte.
Si bien los resultados de detección antes mencionados parecen fructíferos, estas primeras misiones no encontraron ningún signo concluyente de vida, afirmó Lori Glaze, directora de la División de Ciencias Planetarias de la NASA: " Ahora sabemos que el experimento que diseñamos en aquel tiempo no era el método correcto para detectar la existencia de vida. "
Después de todo, por muy avanzados que sean los instrumentos del rover de Marte, no han sido estudiados completamente en el laboratorio de la Tierra.
La Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA) y la Agencia Espacial Europea (ESA) se preparan para dar un paso más y lanzar la misión "Mars Sample Return (MSR)". El plan prevé recuperar muestras de Marte para 2031.
En el centro del trabajo de MSR se encuentra una torre de cámaras, espectroscopios y equipos de perforación montados en el extremo de un brazo robótico de dos metros de largo. Los científicos utilizarán la torreta para identificar y recuperar materiales de interés astrobiológico, cargándolos en hasta 43 tubos de ensayo y luego almacenándolos para su recuperación en misiones posteriores.
Lo que implementa específicamente las funciones de detección y recuperación es el instrumento SHERLOC que lleva el nombre del famoso detective "Sherlock Holmes". SHERLOC está instalado en la parte frontal del brazo robótico Perseverance e incluye un espectrómetro Raman con láser ultravioleta y una cámara apodada "Watson" que pueden trabajar juntas para detectar con precisión la composición mineral, moléculas orgánicas y posibles rastros de vida en la superficie de Marte.
"Sherlock" busca rastros de vida en Marte | NASA
En 2026, la NASA lanzará el Sample Recovery Lander (SRL). El SRL constará de un módulo de aterrizaje estacionario, un vehículo de recuperación de muestras (SFR) proporcionado por la ESA y un vehículo de ascenso a Marte (MAV) con una altura de no más de 3 metros.
El director de la misión de retorno de muestras de Marte de la NASA, Brian Moorhead, dijo que el MAV debe sobrevivir al frío y polvoriento entorno marciano antes de lanzarse con éxito y entrar en la órbita de Marte: "Por lo tanto, es un escenario de lanzamiento desafiante".
Jia Yang, jefe adjunto de diseño de Tianwen-1, dijo a Geek Park que el aterrizaje para la recuperación de muestras también es muy difícil: “El lugar de aterrizaje debe ser relativamente preciso al transportarlo de regreso, desde un lugar como este. tan lejos como Marte, no es fácil transportarlo de regreso a un solo lugar”.
Actualmente, la misión de retorno de muestras a Marte aún se encuentra en la etapa conceptual y el proyecto no ha sido incluido oficialmente en el presupuesto. de la NASA o la ESA.
Pero por muy difíciles que sean las cosas, siempre se superarán. Al igual que para quienes miran Marte desde lejos con un telescopio, es inimaginable aterrizar en la superficie de Marte para observar de cerca. Por muy difícil que sea devolver muestras, esto se superará con el desarrollo de la tecnología. Al igual que la esperanza puesta en nombre de la "Perseverancia", a través de investigación y desarrollo incansables, pruebas e iteraciones, en diez, veinte o décadas, la comprensión de la humanidad sobre Marte seguramente dará otro salto adelante.