好奇号火星车采掘并筛分火星沙样

来源:NASA中文 | 发布: | 发布时间:2016-02-16,星期二 | 阅读:1,231

施恺

这个场景捕捉到好奇号(Curiosity)目前的工作区域,火星车在这里继续它的征程,去研究这处流动沙丘。这个位置属于巴格诺尔德沙丘群(Bagnold Dunes),是夏普山(Mount Sharp) 西北方的一处深色沙丘地带。图片摄于2016年1月20日,即第1229个火星日,取自好奇号前部的风险规避摄像头

图片来源:NASA/喷气推进实验室(JPL)-加州理工学院(Caltech)

图中文字信息从从上到下按顺时针顺序依次是:样本输送管、振动器、处理后样本出口、采掘样本入口。

这张假色工程图展示了火星岩石收集、处理、分析(Collection and Handling for  Martian Rock Analysis (CHIMRA))装置,该装置被安装在NASA好奇号火星车机械臂末端的旋转架上。这个装置处理的样品来自内置铲勺(图中红色部分)和钻头,钻头没有被显示但也是旋转架的一部分。CHIMRA也输送样本至火星车内部的分析实验仪器中。图中展示了两种获取实验原始材料至CHIMRA的路径(铲子将原始材料输送到底部被标记的位置,而钻头将原始材料放置在顶端的样本输送管中。)同样被标记的还有用于振动旋转架使样本掉入CHIMRA的振动器,以及部分盒子(图中黄色部分),通过这个盒子,采集到的原始材料经过筛网后输送至分析仪器中。

图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工学院

在当前的移动沙丘探测点,NASA好奇号火星车正在增加一些此前尚未在火星上使用过的样本处理行动。

由火星车采掘自纳米布沙丘(Namib Dune)的第二和第三份样本将被两个筛网按照颗粒尺寸区分开来。粗筛网被首次使用,它的使用也改变了过去将样本直接落入火星车内部实验分析装置的操作方法。

为了采集一小块沙层样本,火星车定位也是一个挑战。好奇号在1月12日到达了名为Gobabeb的采样位置。

“将火星车开进倾斜的沙丘,然后使沙层处于最佳的研究位置是一项极具挑战性的任务。”NASA加州帕萨迪纳喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California)的Michael McHenry说道。他是“好奇号”样本采集任务竞赛的策划人。

自从好奇号于2012年8月登陆火星以来,它已经在其着陆地的另外一边采掘了样本原始材料。2012年的10月和11月,它在被叫做石巢(Rocknest)的风沙弥漫之地收集到沙尘样本。火星车在石巢和Gobabeb之间的九处目标岩石中,通过钻孔而不是采掘收集了用于分析的样本原始材料。

这项任务目前的工作是第一次对地球以外的流动沙丘进行近距离的研究。纳米布和附近被深色沙层覆盖的高地都是巴格诺尔德沙丘地带(Bagnold Dune Field)的一部分,该地位于层状山脉的西北侧。好奇号目前正在此地研究火星古代环境状况的岩石记录。

沙丘中的沙粒有各种各样的尺寸和成分。因为其成分与沙子的密度有关,而刮风的地点和时间是活跃变化的,所以某些沙粒和成分可以通过刮风聚集分类。Gobabeb被选为观测点是因为其包含了最近形成的褶皱。关于当前火星环境这些方面的信息也许可以帮助解释沙子构成的多样性以及由于风力和水力侵蚀而在古代沙石上留下的褶皱图案。

好奇号于1月14日采掘了它的第一份沙丘样本,但是火星车一开始是通过轮子摩擦沙丘进行探测的。“摩擦帮助我们确认在我们采集样本的地方有足够多的沙子,而不至于导致铲勺撞击到沙子下面的地面。”MeHenry说道。

第一铲样品的处理过程与石巢样本的处理过程非常类似:火星车机械臂上的一个多腔体装置通过一系列复杂的移动让原始材料样本通过一个筛网。这个筛网可以将直径大于150μm(0.006英寸)的颗粒筛出。一些通过筛网的原始材料被配给装置投入实验室的输入口;而被过滤出来的样本材料则被扔回地面。

配给装置被直接设置在火星车甲板上开启的输入口之上,这样就能在材料处理装置震动且其出口门打开的时候将一部分原始材料投入。除了分析样本被送入内部实验仪器之外,好奇号还能够用一些其他的仪器来检验被倒回地面的样本。

好奇号于1月19日采掘了第二份来自Gobabeb的样本,这就是粗筛网上场的时候了,因为粗筛网能够使直径达到1mm(1000μm或者0.04英寸)的颗粒通过。

第二铲样本首先被放入150μm的筛网中,没有通过筛网的原始材料再被放入1mm的筛网里,被用于实验分析的样本是那些通过了粗筛但是没有通过细筛的沙粒。

“所剩下的样本主要是那些小于1mm同时大于150μm的颗粒。”来自喷气推进实验室好奇号火星车规划指引团队的John Michael Morookian说道。

这一小部分是通过铲子而不是配给装置进入实验室输入口的。Morookian描述这一步骤时说:“我们开始震动并逐渐地倾斜铲子,这些原始材料就一缕缕而不是一次性的滑出铲子末端。”

在有效地调查了靠近其着陆地的地表岩石并且长途跋涉到了层状山后,好奇号到达了夏普山脚下。在山脉的较低部分,其任务是研究火星古代如何从湿润的适合微生物生存的环境转变成如今恶劣干燥环境的。(校对:Frank)



 

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