美国宇航局,国际洞察团使命钉在火星上完美着陆

经过 Chris Gebhardt

美国宇航局的Insight Lander通过Martian的氛围表现了完美且批判的入门和下降,在火星的Elysium Planitia上轻轻地触地。通过地球和火星之间的星际空间,在2012年8月在大风陨石坑的8月份举行的六年内,在地球和火星之间的星际空间,六年来,降落是一个完美的六个月的巡航。

在11月26日的近期下降和降落在火星表面的洞察力下,在11月26日星期一的15:01 Est(2001 UTC),登陆的确认通过了深度空间网络。–在此期间,科学平台将其自身减速为12,300英里/小时(19,800 kPh)至仅需5英里/小时(8 kPH)。

火星挑战:

从1600年代到20世纪60年代,人类对火星的所有信息都来自基于地面的望远镜–它本身的壮举。但随着皇宫的黎明来说是一种探索诱人的红色星球的新方法,这已经很长时间捕获了我们的想象力和幻想。

自太空时代开始以来,在美国和俄罗斯的太空计划中突出了MARS的探索(以前苏维埃社会主义共和国联盟)–在20世纪90年代扩展到20世纪90年代的日本,包括欧洲航天局(ESA),并在2010年中包含印度和中国。

1960年10月10日,苏联启动了地球的第一个空间探针到火星。命名为Mars 1M No.1,任务在发布失败后不久结束。随着这种失败,实现了火星的紧密探索的现实。

火星–一个捕获我们想象力的星球,但历史上证明难以触及。 (信用:美国宇航局)

火星永远不会变得容易,并以我们没想到的方式挑战我们。自1960年10月10日以来,56名任务(一些捆绑在一起导致两名任务一起发射)到火星–是他们的飞行,轨道,着陆器,rovers和/或样本返回–已由美国宇航局,俄罗斯/苏联,日本,ESA,中国和印度推出。

在那些56个任务中,56次迄今为止,包括洞察力和火星立方体一架航班,试图成功到达火星,无论是飞行,将自己插入轨道,或落在地面上。

其中56次尝试,结果站在如此:

成功部分成功失败
       27 8 21.

如果只采取齐全的成功,这为火星使命的全球平均值提供了48%的全球平均值。要说明,这些数字讲述了对火星的原位探索有多困难的故事,以及着陆器和流浪者的数据更加令人艰难。  

总的来说,有19名着陆/流动站任务已经尝试了火星,包括洞察力。其中,8已经结束了失败,3次成功,并且成功只有8个– a 42% success rate.

尽管有那些令人生畏的全球赔率,美国宇航局拥有马斯兰德/流浪者任务的几乎令人难以置信的成功率。包括洞察力,美国宇航局已经向火星发送了11名着陆器/流浪者,成功率为82%。只有Mars Polar Lander和Deep Space 2 Mard Landers(同一任务的两个组成部分)由于硬件测试不当,1999年在1999年坠毁了红星球。

尽管失败(以及其他人),美国宇航局的总体火星成功率令人印象深刻的80%,具有成就,包括:

  • 第一次完全成功成功地与Mars 4
  • 第一个成功的火星轨道轮胎9
  • 第一个完全成功的火星着陆与维京1
  • 第一个成功的火星火车站苏茹纳
  • 幸存的人力技术与火星勘探机会的另一个世界。

洞察着陆–提前为所有可能性准备:

洞察力是第19次着陆器,以便在火星表面上触地区.

猛击到火星的大气层为12,300英里/小时(5.5英里/秒),1,340磅(608千克)工艺用Hypersonic Aerobrak的组合使用了Hypersonic Aerobrak,Hymersonic降落伞和12个复古的重新火箭血管下降推进器来缓慢在7分钟内仅为5英里/小时(8 kPH),以降落在西部伊利宇航的计划中。

尽管使用NASA的凤凰极地兰德的相似之处和遗产技术,但洞察力有一个更具挑战性的进入,下降和着陆– known as EDL –序列比凤凰在2008年。

洞察力在比菲尼克斯的相对速度速度进入火星氛围,分别为12,300英里/秒(5.5公里/秒),分别为12,500英里/秒(5.6 km / sec),并在海拔高出4,900英尺(1.5公里)比Phoenix所做的–意味着洞察力越来越少的时间来缓慢,因为它比凤凰城的安全着陆。

但使使团设计师也必须考虑– years in advance –曾经推出的洞察力的可能性可能必须在尘埃风暴之后落地或落地。 Martian北半球的秋季季节(Insight的着陆地点的当前季节)在火体风暴并不少见,使命规划人员必须考虑到洞察力初始设计期间的这种可能性。

然而在那个设计阶段,没有人能够知道特派团的发射将从2016年到2018年延迟,也没有在着陆器发射后,火星将遇到一个全球风暴– in some aspects –是最强烈的观察到。

尽管如此,刚刚忍受的火灾风暴的种类始终是有可能抗争的可能性;为此,着陆器被较厚的热屏蔽比凤凰在高空悬浮尘埃的情况下,这可能导致通过隔热罩的喷砂磨损。

同样,Insight的超音速降落伞悬架线由比凤凰更强,更重物的材料制成,以考虑火星气氛可能比在大气中悬浮的灰尘更厚的可能性。

因此,Insight Controllers从NASA的火星侦察轨道收​​到Elysium Planitia着陆网站的日常天气更新–允许控制器上传最后一刻调整到Insight的降落伞部署和激活其着陆雷达系统的时间,以解释登陆日天气特性。

介绍,Insight还被设计为能够在火星尘暴期间降落–没有必要做的事情,但仍然陷入了工艺的设计,鉴于这一旦推出,科学平台的着陆日期和时间是固定的,无法推迟。

洞察着陆sequence:

在短短7分钟内,从12,300英里/小时(19,800 kPH)至5英里/小时(8 kPH)。

正如美国宇航局和欧安沙所做的最后几个火星到达和着陆所在,美国宇航局的火星轨道队作为通信继电器,因为它在进入,下降和着陆期间通过其UHF天线发出了连续数据流。

美国宇航局的火星侦察轨道器和火星奥德赛工艺品再次成为主要工程通信路径,用于洞察地球上的深空网站,然后进入加利福尼亚州帕萨迪纳的喷射推进实验室,达到洞察力的控制器。

洞察力的团队在登陆过程中没有控制该工艺,而是观看数据,看看Insight是否已根据设计执行其自主登陆计划。

在Insight的着陆过程中,地球和火星分开大约90,533,240英里(145,699,130​​公里),它从火星传播了8分6秒到达地球的遥测。

这意味着当时NASA收到了确认洞察力进入火星氛围,该工艺已经在火星表面上过了一分钟,已经将其“我活着并运作”信号回到地球上。

鉴于接收这些信号所需的时间,美国宇航局给出的所有时间都在这里列出了Insight的关键着陆步骤是地球接收时间–事项发生实际发生后的8分6秒钟。

洞察火星表面。 (信用:美国宇航局)

洞察力的入境,下降和降落时间与地球收到2018年11月26日星期一的地球接收时间是:

时间(est) 时间(UTC) 事件
下午2:40 1940 洞察入口胶囊与巡航阶段分离
下午2:41 1941 洞察进入胶囊胶囊,大气入口
下午2:47 1947 大气入口 以12,300英里/小时(19,800 kph)
下午2:49 1949 峰值加热2,700°F(1,500°C)
下午2:49:15 1949:15 峰减速。 可能导致临时通信停电
下午2:51 1951 850英里/小时的降落伞部署(1,367 kph)
晚上2:51:15 1951:15 热盾分离
下午2:51:25. 1951:25 洞察力 Lander腿部部署
下午2:52 1952 着陆雷达系统激活
下午2:53:20 1953:20 隔离/降落伞的分离
2:53:20.5 PM 1953:20.5 点火12个复古/下降发动机
下午2:53:23 1953:23 定位到适当的着陆态度
下午2:53:45 1953:45 开始最终减速至5英里/小时(8 kPH)
下午2:54 1954 接地 on Elysium Planitia
下午3:01 2001 收到“嘟嘟”确认洞察力是活着的& functioning
晚上8:35 0135(11月27日) 确认Insight Solar Array部署

通讯–延迟返回和希望的实时数据:

在进入,下降和降落业务期间,Insight通过UHF无线电持续广播其数据到火星侦察轨道器(MRO),但MRO没有立即将数据传输到地球上。相反,MRO收集了数据,存储了数据,并且在Insight的EDL序列后大约3小时将其传输到地球。

火星侦察轨道参数(MRO),将作为主要工程通讯的洞察力’他着陆。 (信用:NASA / JPL)

此外,Mars Odyssey在EDL序列期间不在洞察力范围内,但在着陆后大约6小时的洞察着陆位置范围内–当时Odyssey将与Insight并传输到地球的确认,洞察力的太阳阵列已按计划部署。

为此,虽然Mro和Odyssey是洞察力的工程通信继电器,但他们没有实时中继平台的着陆信息。

然而,在地球上,两个观察者在进入和登陆过程中倾听了Insight的UHF现场传输信号,在德国,一个在美国的西弗吉尼亚州。这两个观察者提供了关于巡航阶段分离,进入和降落伞部署的一些实时信息,但并不需要其他信息。

因此,一旦着陆器触及,唯一​​从洞察力接收的信号是直接从Insight接收的是它的X频段“哔”–一个哔哔声告诉控制器,洞察力在表面上运作并运作。

“嘟嘟”在15:01 Est(2001 UTC)到达地球–洞察力发送后8分6秒。

那么我们是如何从洞察力实时获取信息的?

进入火星多维数据集一个任务立方体。

鉴于通过MRO,Odyssey和两个地球观测者的Insight预期的实时信息的“延迟满足”,美国宇航局设计了两个立方体– Mars Cube One –要与Insight一起飞行并用作技术演示,以在进入,下降和降落期间接收Insight的UFH数据信号,将它们转换为X波段信号,并立即将它们重新转回地球。

描绘了解如何传输UHF信号(绿色)以及Marco CubeSats如何,希望,重新格式化和重新转回X波段(蓝色)的信号回到地球上。 (信用:NASA / JPL-CALTECH)

马科斯–虽然喷气推进实验室工程师绰号,但是官方称为Marco-A和Marco-B,绰号为Wall-E和Eva– worked perfectly…标志着CubeSat行星和Comm Relay能力和使用的巨大进步。

因此,Marcos提供了来自Insight的整个EDL序列的唯一实时数据传输。

尽管如此,Insight的成功并没有与Marco Cubeesats的成功运作联系,即使Marcos未能将其数据转回地球,也可能完全降落。

与Insight不同,Marco Cubeesats没有进入火星的气氛,也没有进入轨道。他们被火星飞起来,并继续进入太阳的皮层轨道。

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