美國宇航局的InSight登陸器利用火星沙為自己提供動力

美國宇航局的InSight登陸器利用火星沙為自己提供動力,該航天器成功地清除了其太陽能電池板上的一些灰塵,幫助提高其產生能量的效率,並推遲它需要關閉其科學儀器的時間。InSight火星登陸器背後的團隊想出了一個創新的方法,在航天器的能量水平一直在下降的時候提升它的能量。

着陸器的機械臂將沙子滴在一個太陽能電池板附近,幫助風帶走電池板上的灰塵。結果是每個太陽日(或火星日)多獲得了大約30瓦特時的能量。

火星正在接近遠日點,即它離太陽最遠的地方,這意味着到達航天器被灰塵覆蓋的太陽能電池板的陽光照射會被遮擋而減少,從而降低了它們的能量輸出。該團隊在InSight的兩年任務延長之前就已經計劃好了,他們已經將任務設計為在未來幾個月沒有科學儀器的情況下運行,然後在今年晚些時候恢復科學運行。在此期間,InSight將為其加熱器、計算機和其他關鍵部件保留電力。

這種動力提升會將儀器關閉的時間推遲幾周,從而贏得寶貴的時間來收集更多的科學數據。該團隊將在2021年6月5日(星期六)嘗試從同一個太陽能電池板上清除更多的灰塵。

火星的塵埃經常會給探測器帶來麻煩,InSight團隊近一年來一直在想辦法試圖清除太陽能電池板上的灰塵。例如,他們嘗試了脈衝式太陽能電池板部署馬達(最後一次使用是在InSight着陸后打開其太陽能電池板時)來甩掉灰塵,但沒有成功。

最近,科學小組的幾位成員開始採用反直覺的技術,將沙子滴在電池板附近–但不是直接滴在上面。馬特·戈隆貝克(Matt Golombek)是位於南加州的美國宇航局噴氣推進實驗室的InSight科學小組的成員,該實驗室負責管理這項任務,他指出,也許有可能用沙粒打擊面板上的灰塵,這些沙粒會 “鹽化”,或跳出太陽能面板表面,在風中發生移動。然後,較大的沙粒可能會在風中帶走較小的灰塵顆粒。

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為了嘗試這項技術,研究小組在2021年5月22日,即任務的第884個太陽日,在火星時間的中午左右 – 一天中風最大的時候,用InSight機器人手臂上的鏟子在InSight的太陽能電池板旁邊淌沙。InSight的機械臂被放置在着陸器的甲板上是最容易的,其高度足以讓風把沙子吹到面板上。果然,隨着西北風以最高每秒20英尺(6米)的速度吹來,沙子的流淌與航天器整體動力的瞬間提升相吻合。

Golombek說:”我們不確定這是否會成功,但我們很高興它成功了。”

雖然不能保證航天器擁有它所需要的所有動力,但最近的清潔工作將為InSight的動力儲備增加一些有益的余量。

InSight的電池板已經超過了它們所設計的兩年主要任務,現在正在為航天器提供動力,以完成兩年的延期。依靠太陽能電池板提供電力,使此類任務在發射時儘可能地輕巧,並且與其他系統相比,需要較少的活動部件,因此,潛在的故障點也較少,而為航天器配備刷子或風扇來清除灰塵會增加重量和故障點。一些公眾成員建議使用Ingenuity火星直升機的葉片來清理InSight的面板,但這也不是一個選項。該操作將過於冒險,而且直升機距離在3452公里之外,幾乎不可能相遇。

到8月,隨着火星在其軌道上向太陽靠近,InSight的太陽能電池板應該能夠收集更多的能量,使團隊能夠重新開啟科學儀器。根據可用的能量,他們可能首先在一天中的關鍵時刻短時間打開一些儀器,就像他們一直在做的那樣,以節省能源。

無論儀器是打開還是關閉,InSight的運行將在10月7日前後再次暫停,屆時火星和地球將在太陽的兩邊。這個時期被稱為火星太陽交點,每兩年發生一次。因為來自太陽的等離子體在那個時候會幹擾發送到航天器的無線電信號,美國宇航局的所有火星任務將變得更加被動,探測器會繼續記錄數據並向地球上的工程師發送更新信息,不過不會有新的指令被發回給他們。對火星指令的暫停將持續數周,直到10月下旬。

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