Wie Innovation USA Mars 2020 (Op-Ed) erhalten



Rod Pyle ist ein Raum-Autor und Dokumentarfilm-Hersteller. Er führte Leadership-Training im Johnson Space Center der NASA für seine Top-Führungskräfte und hat ausgiebig über die Erforschung des Weltraums und Organisationsprinzipien. Pyle neuestes Buch ist "Innovation der NASA-Weg: Nutzung von Power of Your Organization für durchschlagenden Erfolg" (McGraw-Hill, 2014). Er trug dieses Artikels Space.com Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Nach dem großartigen Erfolg der komplexen Himmel Krananlage, die Neugier auf den Mars im August 2012 geliefert und des Rovers Erfolge seit dann, NASA zügig arbeitet an Plänen für eine weitere Neugier-Klasse Mars Rover, den roten Planeten zu besuchen, es ist zu hoffen, während die Möglichkeit 2020 starten.

Funktionell ist die 2020-Rover einen virtuellen Klon von Neugier. Es wird auch die backup Nuclear-Stromquelle aus Neugier (einer der wenigen links in die US-Inventar) nutzen. Dies führt zu über 1 Milliarde US-Dollar geschätzte Kosteneinsparung durch Reduzierung der Entwicklungskosten. Doch trotz dieser Abhängigkeit von Technik müssen Ingenieure Innovationen viele neue Designs für diese Mission erfolgreich zu sein.

Erstens gibt es die Mission selbst. Einmal die 2004 Mars Exploration Rovers (MERs) Spirit und Opportunity bestätigt die Beweise für eine nasse Mars in der fernen Vergangenheit (verlockende Versprechungen kam von beiden aus dem Orbit und Pathfinder im Jahr 1997), Neugier der Zweck als eine Astrobiologie Mission bestätigt wurde. Dadurch wurde NASA nicht sagen, dass es auf der Suche nach Leben würde, was die Art und Weise Viking in den 1970er Jahren tat; Vielmehr würde es früher bewohnbare Umgebungen auf und nur unter der Marsoberfläche suchen. Die Instrumente an Bord durchgeführt würde speziell untergebracht werden, dass Missionsziel. Aus der ChemCam Laser-schießen-Spektrometer, die SAM und Chemin an Bord Laboratorien, um das Pulver zu bohren-Erfassungssystem oder PADS, Bohrer wurde die gesamte Rover für diese Aufgabe optimiert, während immer noch in der Lage, weitere Forschungsaktivitäten.

Mit voluminösen Ergebnisse aus Neugier des fast zwei Erden-Jahre auf dem Mars können die gewonnenen Erkenntnisse auf 2020 Rover und seinen Missions-Design angewendet werden. Diese neue Maschine wird zwei primäre Aufgaben dienen. Erstens wird es weiterhin Daten auf einmal bewohnbare Umgebungen zu verfeinern und test für Biosignaturen — chemische Zeichen des vergangenen Lebens. Zweitens wird es erkennen, Gesteinen und Böden, die vielversprechend aussehen – und für ausgewählte Sites, es ist geplant, Bohrkernen, nehmen Sie, dann speichern diese Beispiele für mögliche spätere Abholung durch eine Sample-Return-Mission noch zu bestimmen (und noch nicht finanziert).

Weiter zu technologischen Anforderungen, ist es das erweiterte Probe sammeln und caching-Funktion, die für Innovation betteln wird. Der neue Rover führt eine aktualisierte Bohrer und Kern-Sampling-Mechanismus, eine entwickelte Instrument Paket zu identifizieren, zu analysieren und dann Probe Ziele und genehmigt ein caching-Mechanismus in die bis zu 31 Proben für eventuelle Rückkehr auf die Erde durch eine nachfolgende Lander sobald (und wenn) gespeichert werden.

Vielleicht hat nicht seit dem Viking-Programm der 1970er Jahre Optimismus so hoch für eine Mars-Mission laufen. Für Viking, Vorfreude, zentriert auf grundlegende on-Board-Tests von Bodenproben in einem Versuch, erdähnliche Mikroorganismen zu finden. Für das Jahr 2020 Rover wird der Optimismus durch Erkennung der Vergangenheit (und etwaig vorhandenen) Lebensformen angeheizt. Die Rückkehr der zwischengespeicherten Proben ist eine viel größere Herausforderung, mit einer Landung, Cache abrufen, abheben und Rendezvous mit einer Sonde ausgestattet, um die Proben auf die Erde zurückkehren. Nie hat eine beteiligt, mehrstufige Mission versucht worden, und obwohl Probe-caching Teil der Mission 2020, ein hin-und Rückflug ist nicht. Als die JPL gerne Teammitglieder sagen, "Mars schwer." ["Innovation der NASA-Weg" (US 2014): Auszug buchen]

Vielleicht ist noch schwieriger, das Geld dort und bei der Probe-Rückkehr, wieder gehen finden.

Was ist es für diese neue Aufgabe und seines Nachfolgers Innovationsfähigkeit? Neugier hat einfache, flache Oberfläche sammeln von Probe-Maschinen, aber Roboter tief bohren und vor allem Kern-Extraktion Technologien sind noch in den Kinderschuhen. Bohren ein paar Zoll des Felsens zu Pulver und ein paar Gramm, die sich in einer Sammlung Trommel zu transportieren ist eine Sache; extrahieren eine Bohrkern ist viel schwieriger. Denken Sie daran, ob Tonstein oder schwerer Ziele, diese Felsen sind die Rovers werden Probenahme. Dies erfordert eine inkrementelle, aber vorsichtig, Innovationen, die gestaltet werden können, getestet, erneut getestet und eingesetzt, um in einer rauen und abgelegenen Umgebung arbeiten.

Ebenso wird die on-Board-analytischen Instrumentierung eine Herausforderung sein. Die Viking-Lander schrumpfte eine rudimentäre Life Science Labor auf die Größe einer Spülmaschine. Schneller Vorlauf, Neugier und haben Sie Maschinen, die Proben auf molekularer Ebene, testen können sogar enthüllt atmosphärischen Analyse und die Isotopen Nummern der Gase, die durch das Backen von Gesteinsproben gegeben. Zur Suche nach wahren benötigen Biosignaturen in Rock und Bodenproben noch mehr Finesse und technologischen Scharfsinn. [NASA Space Tech, Wissenschaft & Exploration Ziele 2015 in Bildern (Galerie)]

2020-Rover setzen stark auf Neugier der erfolgreichen Plattform in Bezug auf die allgemeine Design und Funktion. Die Unterschiede werden vor allem in den oben genannten Bereichen-Instrumentierung und Probenahme Verbesserungen. Aber eine spätere Landung Mission – mit Mars Bodenproben zurück – würde eine neue Gesamtkonzeption und eine weitere Generalüberholung der Landung-System benötigen. Pathfinder und die MER-Rovers verwendet Airbags auf die Beine zu einer Landung schrubben Energie ab, als sie das tat. Neugier verwendet (und 2020 Rover verwenden) geführte Eintrag und die Himmel-Krananlage, die erstaunliche Raketenrucksack und Abseilen Gerät, das im Jahr 2012 so gut geklappt hat. Diese Änderung wurde von der Masse der Lander und der anhaltende Wunsch für verbesserte Präzision bei der Landung diktiert. Eine Sample-Return-Mission, die durch Design, den Cache von Proben links von der Rover 2020 suchen soll wird wahrscheinlich noch schwerer sein, und eine neue Landesystem werden benötigt. Das System möglicherweise Ableitung von der Neugier, aber dies ist derzeit unter Studie. Ein Großteil des engineering-Teams aus Neugier wurde verschoben, um die 2020-Mission, und einige wurden abgeschickt, um neue und alternative Landung Technologien zu studieren. Dies könnte eine zusammenklappbare Bootssteg, die bei Touchdown, ein großer Teil der Energie absorbierende zerkleinert ist. Oder es könnte etwas mit größeren Raketen in verschiedenen eine Konfiguration zu nutzen. Oder es könnte sein, dass ein System nicht konzipiert als empörend, wie der Himmel Kran schien, wenn die Welt erste entspannte Augen darauf in den frühen 2000er Jahren zurück.

Neue und innovative Führung Techniken basieren auch in der Entwicklung, auf Erfahrungen aus Neugier. Das Raumschiff wurde von Inertial Guidance gepaart mit Radar bis hin zu seiner schmalen Landung Korridor geleitet. Einfach ausgedrückt, wusste es seine genaue Position im Verhältnis zu Mars, wenn es die Atmosphäre begegnet, und dann die Navigations Anpassungen berechnet um den zugewiesenen Platz am Gale Krater zu erreichen. Geschwindigkeit und atmosphärische Messungen aus der Außenhülle veredelt diese Gleitweg. Es war ein bemerkenswert wenig Rechenaufwand.

Die Mission Mars 2020 reduzieren die Größe der die Landezone — oder "Landung Ellipse," im Sprachgebrauch – bis auf etwa 4 Meilen von 7 Meilen, sogar Neugier um die Hälfte kleiner. Zwei vielversprechende Technologien werden untersucht. Der erste Bereich Trigger genannt, löst den Fallschirm nur nach dem Messen des Abstand zur Oberfläche und factoring in anderen Variablen wie Windgeschwindigkeit und Luft-Dichte (vorherige Landers tat dies durch die Messung der Geschwindigkeit). Das zweite Gelände relative Navigation kombiniert Messungen des Lagers der bekannten Wahrzeichen mit anderen an Bord Messungen zur Landung Genauigkeit weiter zu verfeinern. Diese und andere Technologien helfen, um die 2020-Rover zu seiner Prime Landeplatz zu führen, und anschließende Probe-Rückkehr-Missionen, wenn überhaupt, zum Beispiel die 2020-Rover Zwischenspeichern bereitet.

Am Ende dieses Weges liegt, natürlich, das Ziel der menschlichen Erforschung des Mars. Es sei denn, ein anderer Ziel so verlockend, es ersetzt wird, bleibt Mars der Heilige Gral der bemannten Raumfahrt. Komponenten der Neugier der Mission, speziell die Strahlung Instrument, sind wichtige Werkzeuge für weiterhin einen realistische Mission Plan für das Erreichen des roten Planeten zu entwickeln. 2020-Rover wird noch mehr Daten entscheidend für menschliches überleben auf dem Weg zum und auf dem Mars zurück. Es kann auch in-Situ-Ressource Auslastung Strategien, abhängig vom endgültigen Instrument testen und experimentieren Auswahlen. Natürlich würde eine Probe Rückkehr bieten eine Fülle an Informationen darüber, wie die Oberfläche Umwelt genutzt und sicher für menschlichen Entdecker gemacht werden kann.

Aber das ist alles weit in der Zukunft. Robotische Exploration vorausgehen muss jede bemannten Missionen. Und mit immer tieferen Budgets und konkurrierende Prioritäten, das Mars-Exploration-Programm muss bleiben, clever, flink und innovativ sein, um auf Kurs zu bleiben. Was auch immer die neuen Designs mit sich bringen können, können Sie sicher sein, dass die Designer, Forscher und Ingenieure bei JPL neue, und sehr wahrscheinlich kommen mit überraschenden Methoden zur Bewältigung der Herausforderungen der weiteren Erforschung des roten Planeten. Innovationsgeist, sowohl als auch inkrementelle und störend, ist gesund und munter wie wir bereiten noch einmal abzuwenden, Mars rove.

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