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美国宇航局是如何避免火星灰尘堵塞探测器的?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-07-19 10:36:47

官方使用的术语是操作约束——但这是一种非常花哨的说法,表示我们只是试图避免做会导致问题的事情。即便如此,火星上的灰尘仍是一个难以置信的问题,我们在很大程度上受制于自然过程,尤其是涉及到太阳能电池板的性能时。

我们真的很想使用太阳能电池板,因为它们是一种可再生能源。不过,如果我们想让探测器可靠,目前我们只能使用放射性同位素热电发生器(rtg)为设备提供动力。长期以来,NASA一直在要求人们解决这个问题。

如果你想知道旋转组件,这是我的专业领域,我们避免这个的方法很大程度上是通过操作限制围绕着我们的探测器。机遇号是寿命最长的火星探测器之一。它穿越了惊天动地的25英里:

机遇号

明确地说,这绝对是一项巨大的科学成就,但这项成就如此巨大的部分原因是,我们还没有解决任何基本的工程挑战,这些挑战将导致一件设备能够以中速到高速行驶真正的长距离。以目前的技术,我们的科学调查只能以公里/年的速度进行。

在地球上,一个移动如此缓慢的机器人收集我们收集到的大量数据将是一个悲惨的失败。让人印象深刻和具有开创性的是它的位置和环境。

但为了达到我们现在所处的位置,并使约束变得更少,有一些巧妙的工程设计在幕后发生。通过利用较大的轮毂和轮辋之间的大量空间,我们尽量减少灰尘被粘附到旋转组件的容易程度:

旋转组件

你可能还会注意到,在车轮上有意设置了一些孔,以便过滤微粒——同样,这样做是为了尽可能避免覆盖轴承组件的外部。下面是测试过程中的一张图片:

轴承组件

除此之外,你有能力在各种机制上使用迷宫密封-这确保没有直接路径的材料进入轴承:

轴承

我知道这些机制的某些文档存在于某个公开的地方,但作为备用的第二个来源,请参阅马克·阿德勒(Mark Adler)的堆栈交换回答,他在喷气推进实验室(JPL)工作:好奇号火星车是如何在火星上的沙尘暴中生存的?

然而,使用迷宫密封将磨损和堵塞的问题从轴承内部转移到密封,最终在有效性上受到限制。真正的防尘密封需要物理接触或连续用润滑剂清洗。当我们被要求设计这类“耐灰尘轴承”时,我们会得到一个特定直径的颗粒,众所周知,这些颗粒可以通过迷宫密封进入轴承本身,从而导致轴承表面明显加速磨损。几乎可以肯定的是,一些灰尘会进入所有这些机制,但你可以做一些事情来减少它可能造成的伤害。

当月亮尘埃落定,它不会落在蝰蛇的轮子上月球上微小而尖锐的尘埃颗粒具有很强的研磨性,它们可以损坏移动部件,比如汽车车轮上的那些。但美国宇航局的月球探测车VIPER将在测试其防尘系统后做好准备。

再一次,随着时间的推移,我们的探测器会慢慢改善,但我们的探测器很容易被一只蜗牛打败,只是因为这个问题太难解决了。这就是为什么,当我看到航天爱好者谈论未来我们可以很容易地改造地球,进行大量地地外建设,甚至做一些简单的事情,如在行星和卫星上建造土方工程时,我所能做的就是摇头。
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