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NASA工程師的新點子:小體量的能量,超乎你的想像

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很多NASA的標誌性航天器往往比它們的設計師要出名得多,比如旅行者1號和2號、卡西尼號和伽利略號。但是,這些航天器的尺寸都和學校大巴車差不多大。

然而在過去的二十多年裡,迷你衛星,或者叫立方星的興起降低了年輕人接觸太空的門檻。這種和公文包差不多大小的方盒子比起它們的大傢伙前輩們來說更加註重實際功能,其造價也隨著質量減小而大幅下降。

今年五月份的時候,NASA將發射第一對用於深空探測的立方星。這兩個一模一樣的航天器被稱為火星立方一號(Mars Cube One),簡稱MarCO,由NASA位於加州帕薩迪納市的噴氣推進實驗室(JPL)製造。

MarCO進行空間旅行時的藝術想像圖

圖源:NASA/JPL-加州理工

兩顆MarCO將會和火星探測器「洞察號」(InSight)一起發射,並且和它一起前往火星。如果一切正常的話,MarCO將會展開它們的高增益天線並向地球轉發「洞察號」在進入火星大氣和著陸時的數據。

( 編者註:如果不記得InSight是什麼的話可以再看看我們之前的推送哦 ) 傳送門

不過MarCO自身並不會產出任何的科學數據,也不是為了「洞察號」向地球發射數據設計的(「洞察號」著陸器將依賴於火星軌道飛行器(Mars orbiter)傳輸數據,或者直接與地球上的天線通信)。但是,這將是人們第一次向地球軌道以外的地方發射立方星,將來我們可以以該試驗的結果為基礎開展立方星的太陽系探索計劃。

「這就和我們的偵察兵差不多。」MarCO的首席工程師,加州噴氣推進實驗室的Andy Klesh說。「立方星的優勢一方面在於在航行過程中可以不那麼受密集宇宙輻射的影響,另一方面在於不用花額外的燃料來修正前往火星的轉移軌道。我們希望能在用立方星進行深空探索的道路上開個先例。」

工程師Joel Steinkraus正在用太陽光給MarCO的太陽帆板陣列做測試。MarCO將成為第一顆飛往深空的立方星(一種模塊化的迷你衛星)

圖源:NASA/JPL-加州理工

這兩個「偵察兵」的官方名稱是「MarCO-A」和」MarCO-B」。不過設計團隊另外給它們起了個昵稱叫」Wall-E」和」Eva」( 皮克斯動畫工作室的影片《機器人總動員》中的角色)。兩個MarCO都是用的壓縮氣體推進,氣體成分和滅火器里的差不多(編者猜測可能是二氧化碳)。另外08年Wall-E在電影里也是用的滅火器在太空里進行推進(這大概就是昵稱的由來吧)。

俗話說「難於登天」,在太空里存活下來可不是那麼簡單的事情。第一個挑戰馬上就要來了。3月份的時候加州歐文市的Tyvak納米衛星系統公司檢查了MarCO的電池狀況,並且將它們裝到了發射所用的的部署發射器上。這些電池將用於展開立方星的太陽帆板陣列,多餘的電量將用於啟動無線電系統。如果電量不夠的話MarCO團隊將無法收到來自衛星的信號,直到太陽能電池把電充滿。

3月12日周一,在加州理工聖路易奧比斯波分校的超凈間里,Joel Steinkraus,JPL的首席機械工程師,正在給立方星做集成前的調整。

圖源:NASA/JPL-加州理工/Tyvak/聖路易奧比斯波分校

如果兩顆MarCO挺過了長途旅行,它們將進行信號轉發的技術測試。這項技術可以為將來的火星登陸計劃提供「黑匣子「一樣的功能,同時有助於工程師們理解航天器安全著陸火星的複雜過程。眾所周知,火星登陸從來都不是那麼容易的事情。

MarCO同時也為立方星走出地球提供了可行性驗證。起初,立方星是為大學教學設計的。時至今日,立方星已經在商業上得到了廣泛應用,可以提供從輪船航行路線到環境變化的各種數據。

NASA的科學家們非常希望能用這玩意兒來探索太陽系。JPL甚至都有自己的用來製造立方星的超凈間,MarCO和另外幾個項目中的航天器就是在這裡製造的。這對於青年科學家而言,是令人激動的喜訊,因為這意味著將來造一個用來前往火星的航天器所需的時間可能從十幾年縮短到幾年。

加州理工聖路易奧比斯波分校的超凈間里,兩顆MarCO衛星的一顆正整裝待發,即將被裝入部署器里

圖源:NASA/JPL-加州理工/Tyvak/聖路易奧比斯波分校

「我們這個小團隊里的所有人都能在這個航天器的不同部件里積累經驗,」Klesh說。「我們可以學到關於製造、測試以及飛行過程的所有東西。從這個意義上說我們每天都在搞發明創造。」

MarCO衛星由JPL製造。JPL同時管理著NASA的InSight和MarCO兩個項目,這兩個項目由JPL和NASA的科學任務委員會(Science Misson Directorate)共同出資。同時很多商業公司也為MarCO項目提供了技術支持。

作者:Andrew Good

編譯:徐鵬暉

校對:艾宇熙

責任編輯:解仁江

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火星立方體一號在火星

NASA / JPL-Caltech

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