NASA 如何让它的火星探测器在其保质期过后仍能长时间运行

延长“好奇号”和“毅力号”探测器的寿命并非易事。问问美国宇航局的工程师马特·库内克就知道了。
Masha Krasnova-Shavaeva illustration
美国宇航局上一代火星探测器都超出了预期的寿命。玛莎·克拉斯诺娃-沙瓦耶娃

马特·库内克是美国宇航局火星探索漫游车任务的运行经理。这是他从一线讲述的故事,由查理·伍德转述。

当“机遇号”和“勇气号”探测器于2004年1月登陆火星时,我和我的同事们已经在构思新的项目了。我们设计这对探测器时,就深知这颗红色星球是一个充满挑战的地方。我们不确定火星臭名昭著的沙尘暴何时会遮盖住它们的太阳能电池板并阻挡阳光,从而使它们失效。

我们计划了大约90天的探索时间,但探测器们并没有就此停下。“勇气号”在沙地上跋涉了大约六年,而“机遇号”则坚持了大约14年。我们的好运从一开始就来了:火星给了我们所谓的“清洁事件”——温和的风出乎意料地吹走了探测器上的灰尘,提高了发电量。由于这颗星球接收到充足的阳光,我们原本以为会失效的太阳能电池板实际上提供了一个近乎无限的能源来源。

幸运的是,预期的任务时间短并没有阻止设计者选择最可靠的部件。即使在14年后,“机遇号”的大部分电机还可以再使用至少十年。当部件出现故障时,我们也会发挥创意。例如,当一个加热器的开关卡在开启位置时,我们的团队重新调整了“机遇号”标准的“睡前程序”,强制非必要系统关闭,从而关闭了故障部件,节省了宝贵的电力。

团队对探测器们感情深厚——就像它们是朋友、宠物,甚至是家庭成员一样。我们尽了一切努力让它们继续运行。最终,在第六年,“勇气号”因为陷入沙坑而受损。如果不是在第14年,一场我们前所未见的、最厚的火星沙尘暴遮蔽了太阳,“机遇号”可能至今仍在像往常一样运行。

当前一代的探测器“好奇号”和“毅力号”使用核动力,并拥有更多的备用部件。这在很大程度上是因为“机遇号”和“勇气号”证明了我们可以运行远超90天,这使得任务设计者可以开始规划持续数年的考察任务。

这个故事刊登在《大众科学》2020年冬季“转型”特刊上。

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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