Erdgesteinstests, um den NASA-Rover bei der Arbeit auf dem Mars zu unterstützen

Garnelen-ähnlicher Steintest: Ingenieure, die mit dem Mars-Rover der NASA zusammenarbeiten, haben dieses Testgebiet am JPL geschaffen, um das Bohren in brüchigem Gestein mit einem Duplikat des Gesteinsbohrers des Rovers zu üben. Die erste Probe der Persistenz zerbröckelte zu einem Pulver, anstatt intakt zu bleiben, was zu einer Testkampagne führte. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Anhand sorgfältig ausgewählter Grundgesteine ​​versuchen die Ingenieure herauszufinden, wie man mit bröckligen Gesteinen umgeht, wie sie die Sonde bei ihrem ersten Probenahmeversuch angetroffen hat.

Erstellen eines Bohrlochs in einem Testfelsen: Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory der NASA führten Tests an Felsen wie diesem durch, um zu verstehen, warum der erste Versuch des Perseverance-Rover der Agentur eine Pulverprobe ergab. Ein Duplikat des Rover-Bohrers versuchte, einen Kern aus brüchigem Gestein zu schaffen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Wenn[{“ attribute=““>NASA’s Perseverance Mars rover tried to collect its first rock core sample last August, the outcome presented a puzzle for the mission team: The rover’s sample tube came up empty. But why?

Not long after, Perseverance successfully gathered a sample the size of a piece of chalk from a different rock. The team concluded that the first rock they had chosen was so crumbly that the rover’s percussive drill likely pulverized it.

But engineers at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California, which manages the mission, want to understand why that first sample, nicknamed “Roubion,” turned to dust. The mission’s scientists and engineers had run extensive test campaigns on dozens of rock types prior to launch, but they hadn’t seen any react exactly like Roubion.

So a new test campaign was started – one that would include a field trip, a duplicate of Perseverance’s drill, and JPL’s unique Extraterrestrial Materials Simulation Lab. Answers remain elusive, but here’s a closer look at the process.

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Erinnere dich an Ropi

Die Wiederherstellung der einzigartigen physikalischen Eigenschaften von Roubion wird der Schlüssel zur Testkampagne sein.

„Von den Felsen, die wir gesehen haben, hatte Robin die meisten Hinweise auf eine Wechselwirkung mit Wasser“, sagte Ken Farley vom California Institute of Technology, Wissenschaftler des Perseverance Project. „Deshalb ist er zusammengebrochen.“

Gesteine, die durch die Einwirkung von Wasser verändert werden, können anfälliger für Einsturz sein; Es ist auch für Beharrlichkeitsforscher von hohem Wert. Wasser ist einer der Schlüssel zum Leben – zumindest an Land – weshalb Perseverance den Krater Jezero erkundet. Vor Milliarden von Jahren hatte die Insel Jezero einen See, der von Flüssen gespeist wurde, was sie zu einem idealen Ort macht, um nach Anzeichen von heute uraltem mikroskopischem Leben zu suchen. Beharrlichkeit sammelt Proben, die zukünftige Missionen für Laboruntersuchungen mit leistungsstarken Geräten zur Erde zurückbringen können, die zu groß sind, um zum Mars geschickt zu werden.

Luftaufnahme des ökologischen Reservats Santa Margherita: Eine Drohne hat diese Ansicht von Mitgliedern des Persistent Mars Probe Teams der NASA im Santa Margarita Environmental Preserve in Südkalifornien aufgenommen, als sie nach bröckelnden Felsen für eine Testexpedition suchen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Exkursion

Um die Backup-Haltestellen der Roubion zu finden, erhielten einige Mitglieder des Rover-Teams die Erlaubnis, im Santa Margherita Ecological Preserve, eine zweistündige Fahrt vom Jet Propulsion Laboratory entfernt, auf Felsen zu fischen. Das Team suchte nach Felsen, die eine gute geologische Stelle ausfüllen würden: Sie waren verwittert genug, um wie Rotkehlchen zu sein, aber nicht so spröde, dass sie bei der geringsten Berührung zerfallen könnten. Sie wählten schließlich ein halbes Dutzend Steine ​​aus.

„Es war sehr körperliche Arbeit“, sagte Louise Gandora vom Jet Propulsion Laboratory, Chefingenieurin für Probenahme und Pufferung, die die Testkampagne leitete. „Wir haben mit Steinhämmern und Hebeln geschnitten. Ein paar Steine ​​waren so groß, dass wir alle einen ausgestreckten Lappen stecken mussten, um sie auf die Ladefläche unseres Lastwagens zu bekommen.“

Nächster Schritt: Tests im Jet Propulsion Laboratory. Ein Ort, an dem dies geschieht, ist das Extraterrestrial Materials Simulation Laboratory, eine Art Servicezentrum, das Materialien für Tests an anderen Stellen im JPL vorbereitet.

Rock Hunters bei JPL: Mitglieder des Teams des Jet Propulsion Laboratory, das im Santa Margherita Ecological Preserve nach marsähnlichen Felsen gesucht hat, posieren für ein Selfie. Von links: Erin Dallchog, Iona Brockie, Louise Gandora, Ken Farley und Sarah Yericks. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Superstore Rock

Der Flachbau liegt an einem Hang oberhalb von Mars Yard. Die äußeren Trommeln enthalten einen rötlichen Staub namens Mojave Mars Simulant, ein spezielles Rezept, um die chaotischen Bedingungen nachzubilden, in denen sich umherziehende Fahrzeuge bewegen. Rund um eine verbotene Industriesäge in der Nähe des Eingangs liegen Steinhaufen – einige voller Bohrlöcher – verstreut. Dahinter steht ein Betonbunker mit Felskisten, deren Namen für Geologen wie Mad Libs klingen: Old Dutch Pumice, China Ranch Gypsum, Bishop Tuff.

„Ich sage gerne, dass wir die handwerkliche Auswahl und Vorbereitung der Materialien übernehmen“, sagte Sarah Yerkes, eine Maschinenbauingenieurin, die das Labor leitet. „Das Testen ist teils Herstellung und teils verrückte Wissenschaft.“

Yerix ist einer der Menschen, die auf der Reise zum Santa Margherita Ecological Preserve Steine ​​gesammelt haben. Um an Roubion-ähnlichen Felsbrocken zu testen, arbeitete das Yearicks-Team mit einem Bohrer in Strukturqualität – nicht mit einem Bohrer – zusammen mit anderen Werkzeugen, während das Jandura-Team eine „fliegenähnliche“ Version seines Persistenzbohrers verwendete. Proben hin und her, auf verschiedene Weise getestet.

Nahaufnahme einer Ausdauerübung: Diese Übung ist eine Nachbildung der Übung an Bord der Marssonde der NASA. Es wurde in einer Testkampagne verwendet, um zu sehen, wie das brüchige Gestein auf das Bohren reagieren würde. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Auf die Probe stellen

Janduras Team führte ihre flugähnlichen Vertiefungen einige Millimeter auf einmal aus und hielt an, um zu überprüfen, ob sich der Kern noch bildete; Wenn es zusammenbricht, werden sie sich die Variablen ansehen, die die Ursache sein könnten. Beispielsweise passten die Ingenieure die Schlagzahl des Bohrers und das Gewicht an, das auf den Bohrer gelegt wurde. Sie versuchten auch, eher horizontal als vertikal in den Fels zu bohren, falls die Ansammlung von Trümmern eine Rolle spielte.

Es scheint, dass für jede Anpassung, die sie vornehmen, eine neue Falte erscheint. Einer war, dass die spröden Exemplare dem Schlagbohrer immer noch widerstanden. Als Janduras Team die Schlagkraft reduzierte, um die Probe nicht in Pulver zu verwandeln, konnte der Bohrer die Oberfläche nicht durchdringen. Aber die Wahl eines Ortes, der ein stärkeres Klopfen verträgt, bedeutet, einen Ort zu wählen, der weniger mit Wasser interagiert.

Perseverance hat bisher sechs Proben von stark verwittertem und wasserverändertem Gestein entnommen, und das Team weiß, dass es noch viele weitere machen kann. Aber ihre Erfahrung mit Roubion bereitete sie auf einige der Extremfälle vor, die der Mars in Zukunft auf die Beharrlichkeit werfen wird. Wenn sie weitere Steine ​​wie Roubion finden, wird das Simulationslabor für extraterrestrische Materialien mit einer Ladung marswürdiger Materialien bereitstehen.

Mehr zum Auftrag

Astrobiologie ist eines der Hauptziele der Persistence-Mission zum Mars, einschließlich der Suche nach Anzeichen für uraltes mikrobielles Leben. Der Rover wird die Geologie und das vergangene Klima des Planeten charakterisieren, den Weg für die menschliche Erforschung des Roten Planeten ebnen und die erste Mission sein, um Marsfelsen und Regolith (zerbrochenes Gestein und Staub) zu sammeln und in einem Cache zu speichern.

Nachfolgende NASA-Missionen werden in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) Raumfahrzeuge zum Mars schicken, um diese versiegelten Proben von der Oberfläche zu sammeln und sie zur gründlichen Analyse zur Erde zurückzubringen.

Die Mars 2020 Perseverance-Mission ist Teil des Lunar-to-Mars Exploration Approach der NASA, der die Artemis-Missionen zum Mond umfasst, die zur Vorbereitung der menschlichen Erforschung des Roten Planeten beitragen werden.

Das Jet Propulsion Laboratory, das vom von der NASA verwalteten California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, betrieben wird, baute und betrieb den Betrieb des Rovers.