好奇号测试在火星上钻孔的新方法【博科园-科学科普(关注“博科园”看

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【博科园-科学科普(关注“博科园”看更多)】美国国家航空和宇宙航行局的“好奇号”火星探测车在这颗红色行星上进行了首次测试，这是一项新的钻探技术。这个早期的试验产生了一个直径约半英寸(1厘米)深的洞，这个目标被称为“奥卡死湖”(Lake orca)，不足以完整的科学样本，但足以证明这个新方法是机械的。这仅仅是一系列测试的第一步，以确定新的钻探方法能够收集样本的程度。如果这个钻头能获得足够的深度来收集样本，团队就会开始测试一个新的样品交付过程，最终交付到探测器内部的仪器。

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2月26日，美国宇航局的好奇号火星漫游者用一种新的钻孔方法在一个名为“奥卡迪湖”的目标上制造了一个洞。这个洞标志着自从一年多前汽车问题开始出现以来，罗孚的钻机第一次运行。图片版权:NASA/JPL-Caltech/MSSS

该钻头用于将岩石样品粉碎成粉末，然后将其存放于好奇号的两个实验室仪器中，在火星或SAM以及化学和矿物学，或CheMin中进行样品分析。“好奇号”自2012年着陆以来，已经用它收集了15次样本。然后在2016年12月，一个关键部分的钻头停止工作。这个钻头设计的目的是用两个手指状的稳定器来稳定自己的岩石，一个有故障的电机阻止钻头在这些稳定器之间扩展和收缩。经过几个月的努力，“好奇号”的工程团队终于可以把钻头伸到稳定器的前面，但发动机问题依然存在。这个团队对自己提出了一个挑战:是否可以破解太空机器人的钻头，使其不需要稳定装置?

在“好奇号”的当前位置上，上维拉·鲁宾山脊上的一个新洞的图像表明，这种“MacGyvering”正在取得成功。通过将钻头留在一个延伸的位置，工程师们在地球上的测试中可以在这里进行数月的自由钻探。Orcadie湖的这个洞提供了第一个关于这个操作如何在火星环境中工作的见解。如果之前的方法就像一个钻床，在它延伸到一个表面时保持钻头的稳定，现在它就更自由了。美国国家航空航天局(NASA)的漫游者用它的整个手臂向前推进，在用力传感器测量时重新定位。该传感器最初被包括用于阻止漫游者的手臂，如果它受到高强度的震动。它现在提供了一种至关重要的触感，防止钻头偏斜漂移，并被困在岩石中。

加州帕萨迪纳市美国宇航局喷气推进实验室的副项目经理史蒂文·李说:现在在火星上钻探，就像在家里一样。人类很擅长重新定位钻头，几乎没有考虑过。编程的好奇号本身就是一种挑战--尤其是当它不是设计成这样的时候。喷气推进实验室的工程师们花了很多时间来测试新方法，包括周末和假期。还必须在实验台上进行“侵入性手术”--这是一个近乎精确的古董复制品--安装一个力传感器来匹配火星上的一个。在2012年“好奇号”发射之前，这个基于地球的试验台的传感器已经停止工作，但在此之前从来没有理由更换它。

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经过一年多的时间，没有使用好奇号火星探测器的钻头，工程师们已经设计出了一个解决方案，并首次在这个红色星球上进行了测试，未来将对钻头方法进行更多的测试。图片版权:NASA

好奇号的取样工程师之一JPL的Doug Klein说:这对于新的钻探方法来说是一个非常好的迹象，接下来必须钻一个全深孔，并展示我们的新技术，把样品送到好奇号的两个船上实验室。把钻头留在它的延伸位置意味着它不再能接触到一个设备，它可以筛出、部分和将岩石粉末送到漫游者的仪器(称为收集和处理原位火星岩石分析，或CHIMRA)。JPL还必须发明一种新方法来存放没有这种设备的粉末。新的解决方案让好奇号看起来像是在给它的科学添加调味料，从钻头中抖出谷物，就好像是在从搅拌器中敲出盐一样。这种敲击在地球上已经成功地进行了测试，但是地球的大气层和重力与火星非常不同。火星上的岩石粉末是否会以同样的体积和受控的方式掉出来，还有待观察。

在未来的日子里，“好奇号”的工程师们将对最近的测试结果进行评估，并可能在附近再次进行演习。如果收集到足够的样本，他们将测试样品的分配，使用漫游者的Mastcam来估算从钻头上可以摇出多少粉末。虽然这次演习的第一次测试并没有产生完整的样本，但好奇号的科学团队很兴奋地看到这一步回到了常规钻探的道路上。从Vera Rubin岭得到多个钻孔样本的兴趣是很高的，尤其是在包含灰色和红色岩石的上脊。后者富含赤铁矿，一种能在水中形成的氧化铁矿物。钻孔样本可能会揭示山脊的起源和与水相互作用的历史。