In etwa einem Jahr (20. September)NS, 2022), die Rosalind Franklin Rover wird zum Mars aufbrechen. Als neueste Mission im ExoMars-Programm der ESA und RoscosmosRosalind Franklinwird sich der kleinen Armee von Orbitern, Landern und Rovern anschließen, die daran arbeiten, die Atmosphäre und Umgebung des Mars zu charakterisieren. Ein wichtiger Aspekt der Mission des Rovers besteht darin, in den Marsboden und das Gestein zu bohren und Proben tief unter der Oberfläche zu entnehmen.
Zur Vorbereitung der Bohroperationen auf dem Mars haben die ESA, die italienische Weltraumbehörde (ASI) und ihre kommerziellen Partner Tests mit einer Nachbildung durchgeführt – aka. das Bodentestmodell (GTM). Kürzlich hat das Testmodell seine erste Runde der Probensammlung , bekannt als Mars Terrain Simulation (MTS). Der Rover bohrte in hartes Gestein und extrahierte Proben aus 1,7 Metern (5,5 Fuß) unter der Oberfläche in einer rekordverdächtigen Leistung.
Die MTS-Operationen finden im Rover-Betriebskontrollzentrum (ROCC), befindet sich auf der Ingenieurunternehmen für Luft- und Raumfahrtlogistik (ALTEC) in Turin, Italien. Diese Probeläufe sind im Grunde eine Generalprobe für die Oberflächenoperationen des echten Rovers, der parallel zur Vorbereitung auf den Start im nächsten Jahr entwickelt wird.
Der GTM im Test beim ROCC in Turin, Italien. Bildnachweis: ESA
Um zu testen wieRosalind Franklinauf dem Roten Planeten einfahren wird, hat der GTM in einen Brunnen gebohrt, der mit verschiedenen Gesteinen und Bodenschichten gefüllt ist. Dies geschieht auf einer speziellen Plattform, die um sieben Grad geneigt ist, um den Probenentnahmeprozess auf realistischem, variablen Gelände zu simulieren. Die erste Probe wurde aus einem Block aus Zementton mittlerer Festigkeit gewonnen und hatte die Form eines Pellets mit einer Länge von etwa 2 cm und einem Durchmesser von 1 cm (0,787 x 0,39 Zoll).
Einmal gesammelt, hält der Bohrer von Rosalind Franklin die Probe mit einem Verschluss zurück, der verhindert, dass sie während der Entnahme herausfällt. Sobald der Bohrer vollständig eingefahren ist, wird die Probe in eine Schublade an der Vorderseite des Rovers fallen gelassen, die sich schließt und die Probe in einer Zerkleinerungsstation ablegt. Das resultierende Pulver wird dann an Öfen und Behälter verteilt, die für wissenschaftliche Analysen bestimmt sind.
Mit Bohrungen in eine Tiefe von 1,7 Metern stellte das GTM einen neuen Rekord bei der Probensammlung auf, da die tiefste Mission, die bisher auf dem Mars gebohrt wurde, 7 cm (2,75 Zoll) beträgt. Der Rosalind-Franklin-Rover soll bis zu 2 Meter (6,5 ft) unter der Marsoberfläche bohren, um Zugang zu gut erhaltenem organischem Material zu erhalten, das vor 4 Milliarden Jahren und danach dorthin gewandert sein könnte.
Zu dieser Zeit war der Mars ein wärmerer, feuchterer Ort, an dem die Oberflächenbedingungen denen ähnlich waren, die vermutlich zur gleichen Zeit auf der Erde existierten. Mit dem Erfolg von Missionen wie derGeist, Gelegenheit, Neugier,undAusdauerRover – die überzeugende Beweise für fließendes Wasser und organische Stoffe auf der Oberfläche fanden – waren Wissenschaftler bestrebt, einen Blick in die unterirdische Umgebung zu werfen, um zu sehen, ob sich das Wasser und möglicherweise das Leben des Mars dorthin zurückgezogen haben könnten.
Das GMT-Testbohren von Gesteins- und Bodenproben im ROCC in Italien. Bildnachweis: ESA
Die lang erwartete erfolgreiche Bodensammlung aus einem harten Stein und ihre Lieferung an das Labor im Inneren des Rovers stellt einen wichtigen Meilenstein für die ExoMars 2022-Mission und die Marserkundung im Allgemeinen dar. Wie der ExoMars-Projektwissenschaftler Jorge Vago beschrieb:
„Die zuverlässige Gewinnung tiefer Proben ist der Schlüssel für das wichtigste wissenschaftliche Ziel von ExoMars: die chemische Zusammensetzung – und mögliche Lebenszeichen – von Böden zu untersuchen, die keiner schädlichen ionisierenden Strahlung ausgesetzt waren.“
Der Bohrer wurde von der Luft- und Raumfahrtfirma entwickelt Leonardo , die neben der ESA, ASI und auch zur Gründung des ROCC beigetragen hat Thales Alenia Space (der Hauptauftragnehmer für die ExoMars 2022-Mission). Basierend auf einer automatisierten Montage von Mechanismen arbeitet der Rosalind Franklin Bohrer auf Rotation, indem er Werkzeuge und Verlängerungsrohre anbringt, um einen 'Bohrstrang' zu bilden, der es ermöglicht, bis zu einer Tiefe von 2 m (6,5 ft) zu bohren.
Der Bohrer verfügt außerdem über einen Positionierer mit zwei Freiheitsgraden, der es ihm ermöglicht, Proben im richtigen Winkel im Rover-Labor abzugeben. Es kann mit 60 Umdrehungen pro Minute (je nach Beschaffenheit des Bodens) in den Boden eindringen und sich mit einer Geschwindigkeit von 0,3 bzw. 30 mm (0,012 bis 1,18 Zoll) pro Minute in festes Tonmaterial und sandiges Gestein eingraben.
Pietro Baglioni, Teamleiter des ExoMars-Rover, sagte: „Das Design und der Bau des Bohrers waren so komplex, dass diese erste Tiefenbohrung eine außergewöhnliche Leistung für das Team darstellt.“
Eine weitere große Herausforderung besteht darin, die Bedingungen des Mars während der Tests genau zu simulieren. Dazu muss das GMT an einem speziellen Schwerkraftkompensationsgerät von der Decke abgehängt werden, um die Wirkung der Marsschwerkraft nachzubilden, die etwa 38 % der Erdanziehung beträgt (0,38 .).g). Aber die Schwerkraft allein stellt nicht alle Umweltherausforderungen dar, mit denen ein Roboter-Rover zu kämpfen hat, sobald er auf der Marsoberfläche ist.
Wie Andrea Merlo, ExoMars Rover Functional Engineer von Thales Alenia Space, erklärte:
„Auf einer mobilen Plattform mit Rädern mit weniger als 100 Watt Leistung harte Steine bis in zwei Meter Tiefe zu bohren, ist eine komplexe Aufgabe. Das gibt den Ingenieuren bereits einen Hinweis darauf, wie sich das System auf dem Mars verschlechtern könnte.“
Zusätzlich zu den Bohrarbeiten hat der GTM mehrere andere Tests durchgeführt, um die anderen Fähigkeiten des Rovers zu messen. Dazu gehört die Fähigkeit, sich zu bewegen und potenzielle wissenschaftliche Ziele zu identifizieren sowie Daten und Bilder zu erfassen. Diese Probeläufe begannen im Juni 2021 und haben das erfolgreich bewiesenRosalind Franklinkann präzisen Flugbahnen folgen und die Oberflächen- und Untergrundumgebung vermessen.
Sobald er den Mars erreicht, wird sich der Rover auf seine fortschrittlichen Kameras, Spektrometer, ein unterirdisches Sondierungsradar und einen Neutronendetektor verlassen, um nach Beweisen zu suchen, dass einst Leben auf dem Mars existierte (und vielleicht immer noch existiert!).
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