De monsters die Apollo 11 vanaf de maan naar de aarde bracht, waren de eerste van de mensheid van een ander hemellichaam. NASA's aanstaande Mars 2020 Perseverance rover-missie zal de eerste monsters van een andere planeet (de rode) verzamelen voor terugkeer naar de aarde door volgende missies. In plaats van astronauten, de Perseverance rover zal vertrouwen op de meest complexe, capabel en schoonste mechanisme dat ooit de ruimte in is gestuurd, het Sample Caching-systeem.

De laatste 39 van de 43 monsterbuisjes in het hart van het monstersysteem werden geladen, samen met de opslageenheid die ze zal bevatten, aan boord van NASA's Perseverance-rover op 20 mei in het Kennedy Space Center in Florida. (De andere vier buizen waren al op verschillende locaties in het Sample Caching System geladen.) De integratie van de laatste buizen markeert een andere belangrijke stap in de voorbereiding op de opening van de lanceringsperiode van de rover op 17 juli.

"Hoewel je niet anders kunt dan je verwonderen over wat er in de dagen van Apollo werd bereikt, ze hadden één ding voor hen, wij niet:laarzen op de grond, " zei Adam Steltzner, hoofdingenieur voor de Mars 2020 Perseverance rover-missie in het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië. "Voor ons om de eerste monsters van Mars te verzamelen voor terugkeer naar de aarde, in plaats van twee astronauten hebben we drie robots die moeten werken met de precisie van een Zwitsers horloge."

Hoewel veel mensen de Perseverance-rover als één robot beschouwen, het is eigenlijk verwant aan een verzameling robots die samenwerken. Gelegen aan de voorkant van de Perseverance rover, het Sample Caching-systeem zelf bestaat uit drie robots, de meest zichtbare is de 7 meter lange (2 meter lange) robotarm van de rover. Vastgeschroefd aan de voorkant van het chassis van de rover, de arm met vijf scharnieren draagt ​​een grote toren met een roterende percussieboor om kernmonsters van Mars-gesteente en regoliet (gebroken rots en stof) te verzamelen.

De tweede robot ziet eruit als een kleine vliegende schotel die in de voorkant van de rover is ingebouwd. De bitcarrousel genoemd, dit apparaat is de ultieme tussenpersoon voor alle transacties met Mars-monsters:het levert boorbits en lege monsterbuizen aan de boormachine en zal later de met monster gevulde buizen naar het chassis van de rover verplaatsen voor beoordeling en verwerking.

De derde robot in het Sample Caching System is de 1,6 meter lange (0,5 meter lange) monsterverwerkingsarm (door het team bekend als de "T. rex-arm"). Gelegen in de buik van de rover, het gaat verder waar de bitcarrousel ophoudt, het verplaatsen van monsterbuizen tussen opslag- en documentatiestations en de bitcarrousel.

Klokachtige precisie

Al deze robots moeten met klokachtige precisie werken. Maar waar de typische Zwitserse chronometer minder dan 400 onderdelen heeft, het Sample Caching-systeem heeft meer dan 3, 000.

"Het klinkt als veel, maar je begint de noodzaak van complexiteit te beseffen als je bedenkt dat het Sample Caching-systeem de taak heeft om autonoom in Mars-rots te boren, intacte kernmonsters eruit halen en ze hermetisch afsluiten in hypersteriele vaten die in wezen vrij zijn van organisch materiaal uit de aarde dat toekomstige analyse in de weg zou kunnen staan, "zei Steltzner. "In termen van technologie, het is de meest ingewikkelde, meest geavanceerde mechanisme dat we ooit hebben gebouwd, getest en klaar voor ruimtevlucht."

Het doel van de missie is om een ​​tiental of meer monsters te verzamelen. Dus hoe werkt deze drie-robot, doolhofachtige verzameling motoren van stoomboot-kofferbak, planetaire versnellingsbakken, encoders en andere apparaten allemaal nauw samenwerken om ze te nemen?

"Eigenlijk, nadat onze roterende slagboor een kernmonster heeft genomen, hij zal zich omdraaien en aanmeren met een van de vier aankoppelkegels van de bitcarrousel, "zei Steltzner. "Dan roteert de bitcarrousel die met Mars gevulde boor en een monsterbuisje naar beneden in de rover naar een locatie waar onze monsterverwerkingsarm het kan grijpen. Die arm trekt het gevulde monsterbuisje uit de boor en neemt het mee om te worden afgebeeld door een camera in het Sample Caching System."

Nadat de monsterbuis is afgebeeld, de kleine robotarm verplaatst het naar het volumebeoordelingsstation, waar een laadstok naar beneden duwt in het monster om de grootte te meten. "Dan gaan we terug en nemen nog een foto, "zei Steltzner. "Daarna, we pakken een zegel - een kleine plug - voor de bovenkant van het monsterbuisje en gaan terug om nog een foto te maken."

Volgende, het Sample Caching System plaatst de buis in het sealstation, waarbij een mechanisme de buis hermetisch afsluit met de dop. "Dan halen we de buis eruit, " voegde Steltzner eraan toe, "en we brengen het terug naar de opslag waar het begon."

Het systeem laten ontwerpen en produceren, vervolgens geïntegreerd in Perseverance is een zevenjarige inspanning geweest. En het werk is niet gedaan. Zoals met al het andere op de rover, er zijn twee versies van het Sample Caching System:een technisch testmodel dat hier op aarde zal blijven en het vliegmodel dat naar Mars zal reizen.

"Het technische model is op alle mogelijke manieren identiek aan het vluchtmodel, en het is onze taak om te proberen het te doorbreken, " zei Kelly Palm, de Sample Caching System integratie-ingenieur en Mars 2020-testleider bij JPL. "We doen dat omdat we liever zien dat dingen op aarde verslijten of kapot gaan dan op Mars. Dus we testen het technische testmodel om ons gebruik van zijn vluchttweeling op Mars te informeren."

Daartoe, het team gebruikt verschillende rotsen om soorten terrein te simuleren. Ze boren ze vanuit verschillende hoeken om te anticiperen op elke denkbare situatie waarin de rover zich zou kunnen bevinden waarin het wetenschappelijke team misschien een monster wil verzamelen.

"Zo nu en dan, Ik moet even de tijd nemen om na te denken over wat we aan het doen zijn, ' zei Palm. 'Een paar jaar geleden zat ik op de universiteit. Nu werk ik aan het systeem dat verantwoordelijk zal zijn voor het verzamelen van de eerste monsters van een andere planeet voor terugkeer naar de aarde. Dat is best geweldig."

Perseverance is een robotwetenschapper met een gewicht van ongeveer 2, 260 pond (1, 025 kilo). De astrobiologische missie van de rover zal zoeken naar tekenen van microbieel leven in het verleden. Het zal het klimaat en de geologie van de planeet karakteriseren, verzamel monsters voor toekomstige terugkeer naar de aarde, en de weg vrijmaken voor menselijke verkenning van de Rode Planeet. Het maakt niet uit op welke dag Volharding van start gaat tijdens de 17 juli-aug. 11 lanceringsperiode, het zal op 18 februari landen op de Jezero-krater van Mars, 2021.