火星探测器洞察号“罢工”超半年 科学家想了个危险的笨办法

尽管美国的太空探索一骑绝尘,但不代表他们每次任务都会顺利,远说有航天飞机的重大事故,近说就是去年底登陆火星的“洞察号”探测器了。洞察号成功着陆火星后,花了3个月的时间把各种仪器设备部署到火星表面上,然后刚刚开始工作,核心装备之一的“鼹鼠”打桩机就停摆了,目标钻探深度为5米的打桩机,只停留在了30厘米的深度上。现在半年已经过去了,科学家们似乎还没有找到解决洞察号打桩机故障的好办法

洞察号拍到了打桩机钻头的细节

NASA的喷气推进实验室(JPL)在今年4月份首次披露了洞察号遇到的问题,三大核心部件之一“鼹鼠”打桩机在2月底刚工作几天便发现无法把探针打入更深的火星土壤,无论机器如何工作,好像都是无用功一样。JPL只好立即停止了鼹鼠打桩机的工作,并开始调查原因。

经过4个月的调查,JPL发现打桩机周边的土壤构成比较特殊,由灰尘沉积而成的轻薄细土构成,这就使得地面给打桩机的摩擦力不够,只要钻头往下发力,缺少摩擦力的支撑会让整个机器蹦起来,探针无法继续下行。为了弄清楚这种分析是否正确,JPL的专家们用洞察号的机械臂把打桩机和连接机构移开,只留下钻头和脐带在土壤里,并对细节进行观察。

绿框内就是鼹鼠打桩机

在6月底时,专家曾给出了一个初步的修复方案,使用机械臂操作打桩机夯实周边的土壤,增加其摩擦力来解决钻头不下行的故障。但他们忽略了另外一个细节,轻薄细土的下面如果是坚硬的岩石怎么办?鼹鼠打桩机的砖头无论如何是穿不透岩石的。遗憾的是最坏的事情还是发生了。

2019年8月下旬,JPL发现之前的努力并没能挽救“鼹鼠”打桩机。机械臂抓着钻头在土壤中不断地向外侧旋转,好让钻洞越来越大,专家们终于通过器载相机发现了土壤内部的秘密。原来,10厘米薄土以下是一层密度很大的砂石风化层,这对打桩机的钻头来说简直就是噩梦。至此,洞察号打桩机罢工的全部原因算是搞清楚了。摩擦力不足的问题可以靠压实地面解决,钻头钻不动砂石的问题如何解决?

打桩机把温度探针送到5米下的火星土壤

由于打桩机的钻头和探针是一次性的,设计时并未考虑到换一个地方重新钻的情况,因此专家们给出了一个大胆但没有尝试过的方案。将打桩机还原回正常的状态,然后启动机械臂,用机械臂的力量压住打桩机,然后再往下钻。这样最大的好处就是可以牢牢地固定住打桩机,下钻时不会再弹起,但也有巨大的隐患。由于机械臂与洞察号直接相连,一旦反冲力过大,会直接影响到洞察号上的载荷,严重时会造成洞察号位移。

实验室里模拟洞察号故障

尽管这是一次危险的尝试,但为了能让探针深入地下5米探测土壤温度,科学家们准备冒一次险。不巧的是近几天太阳正处在地球和火星中间,大量喷发的日冕气体中断了地火通信信号,因此整个洞察号目前处于休眠状态,等9月7日再次与火星恢复通信后,科学家们才会考虑下一步的尝试。

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