可能从来没有在这个行业的历史上,有一家桥式起重机(安装在门架上的那种)制造商曾被要求放慢其中一台机器的速度。这是有现实原因的:机器通常用于工厂和仓库搬运重物,毕竟,时间就是金钱。但科学界并不坚持同样的时间观。“我们联系了负责桥式起重机的公司,要求他们提供一个更慢的系统,”来自ALTEC的工程师迭戈·布西说,该公司是意大利航天局和泰利斯阿莱尼亚太空公司的合资企业。“所有其他公司都在努力加快速度,而我们需要的恰恰相反。”

Bussi协调了一个20人的团队,他们正在建造、测试和调整欧洲的新火星场——一个位于意大利西北部都灵郊区的3400平方英尺的装置。在那里,每一个细节都经过了精心设计,以模拟这颗红色星球表面的一小块。官方名称是火星车操作控制中心(ROCC)。

桥式起重机在ROCC的测试活动中发挥着至关重要的作用,为目前计划于2022年10月执行的火星任务铺平了道路,该任务将在我们最近的邻居上寻找生命的证据。罗莎琳德·富兰克林(Rosalind franklin)——探测器以化学家罗莎琳德·富兰克林的名字命名,她在1958年去世之前,一直致力于揭示DNA结构的工作,直到她去世后才得到承认——将比以往任何时候都更深入地挖掘失落已久的火星秘密。现在,在地球上,两个模型,布莱恩和布鲁诺,代表罗莎琳德,这就是桥式起重机的用处。模型漫游者通过脐带连接在上面,脐带也会轻轻抬起每个机器人,以模拟火星的重力,火星的重力比地球低38%左右。这就是慢速度的问题所在。漫游者计划以每分钟3英寸到6英尺的速度移动。很少有工厂想要或需要龙门吊这么慢的速度。

火星地形模拟器上方的龙门起重机用于帮助模拟火星低重力。
火星地形模拟器上方的龙门起重机用于帮助模拟火星低重力。©亚特

罗莎琳德·富兰克林和ROCC设施是正在进行的名为ExoMars的合作任务的一部分,该任务由欧洲航天局(ESA)和俄罗斯航天局(Roscosmos)开发。欧空局拥有ROCC和火星车,而俄罗斯航天局提供发射和着陆平台。ExoMars自2016年以来一直活跃在火星上,微量气体轨道卫星研究火星大气。罗莎琳德·富兰克林预计将于2020年离开火星,在火星表面工作至少7个月,但COVID-19危机延缓了这一进程。虽然已经实施了继续在那里工作的政策,但发射现在必须等到下一个窗口期,那时两颗行星距离很近。

为了让罗莎琳德·富兰克林获得最大的成功,ROCC的火星场(正式名称为火星地形模拟器,或MTS)已经变成了工程师的终极游乐场,具有欧洲和美国类似设施所没有的功能。这片65 × 52英尺的区域里填满了150吨从那不勒斯附近挖掘出来的红色土壤:多年前从维苏威火山喷出的火山物质。这种粉状的泥土被命名为火山灰继波佐利市之后,位于地球上地震最活跃的火山景观之一,地狱般的弗莱格瑞平原。

大约150吨的火山火山灰土是从那不勒斯附近运来的,因为它与火星表面相似。
大约150吨的火山火山灰土壤是从那不勒斯附近运来的,因为它与火星表面相似。岚纳Utida

罗马人将这些细粒沙子提取出来,用来制造建造庙宇和纪念碑的优质水泥。21世纪的工程师们发现它和模拟火星地形的基地一样有用。但这颗红色星球的表面并不是一直都很光滑,多岩石的地方会让一个轮式机器人卡住或翻倒,让它早早死掉。Beplay客户端安卓版但这正是最有趣的研究目标所在。负责火星场的技术人员洛伦佐·布拉曼特(Lorenzo Bramante)说:“这是科学家们想去的地方,因为过去有水从那里流过。”因此,从德国带来了一种名为雨石英的白色土壤,以帮助重现罗莎琳德·富兰克林将要研究的古代海床。各种大小的巨石分布在月球车周围,旁边还有坡道、山丘、斜坡和裂缝,以模拟月球车面临的更多危险,并帮助训练操作员如何克服这些危险。

院子周围有几十个摄像头,这使它看起来像一些奇怪的星际真人秀的场景。摄像头提供了ROCC的另一个独特功能:能够在几分钟内创建一个数字版本的场馆内的任何东西,或整个景观。布拉曼特说:“这很重要,因为我们可以根据在火星上面临的情况改变配置,然后我们的数字海拔模型很快就会更新到当前的场景。”

甚至连照明系统都是为了模拟火星上的视觉条件而设计的。
甚至连照明系统都是为了模拟火星上的视觉条件而设计的。©亚特

为了任务的成功,欧空局需要有信心在火星表面处理探测器——迄今为止唯一成功的火星探测器任务是美国的。“这次任务对我们来说是一个挑战,因为我们没有过去的经验,”泰利斯阿莱尼亚太空工程师保拉·弗朗切蒂说,他领导的团队正在计划火星车离开地球后的一切工作。有这么多利害攸关的事情,一切都必须遵循一个脚本,而Franceschetti负责定义这一套非常严格的行动,也被称为活动计划。“我的要求很差,”她承认。

甚至院子里的照明都是为了模仿火星上的环境。28个特殊的可调节灯可以重现火星从日出到日落的亮度。有一个钻井平台来模拟火星车可能钻穿的深度——它将能够深入6英尺或更深的地方收集样本,比以前的任何火星车都要深。“由于受到大气的影响,表层土壤往往不太适合寻找生命,”弗朗切蒂说。

宝拉·弗朗切蒂(Paola Franceschetti)领导的团队将指导火星车的旅程。
宝拉·弗朗切蒂(Paola Franceschetti)领导的团队将指导火星车的旅程。岚纳Utida

该设施还有一个充满火山灰的倾斜平台,可以产生高达30度的倾斜。布拉曼特说,每个人都担心,为了模拟月球车在斜坡上着陆而设计的全速倾斜会造成红色的雪崩。因此,研究小组在一个没有人在场的周五晚上进行了测试。谢天谢地,没有倒塌的东西。

最终会有很多科学家想知道罗莎琳德·富兰克林号着陆后会去哪里,操作员和工程师需要为此做好准备。Franceschetti说:“如果,比如说,一个科学家想要爬一块超过20厘米的岩石,工程专家必须说,‘不,我们不能,因为这会危及这项任务。

ExoMars探测器是欧洲的第一个,所以科学家和工程师们正努力为一切做好准备。
ExoMars探测器是欧洲的第一个,所以科学家和工程师们正努力为一切做好准备。©亚特

如果火星上出了什么问题,火星场将再次启动——模拟问题,测试克服问题的方法。Franceschetti说:“我们有8到10个小时的时间来收集数据,了解问题,重新配置MTS以重现问题,将[模型]放在那种情况下,并做出反应以找到可能的解决方案。”“我们的时间很紧。”

布拉曼特毫不掩饰他对自己帮助建造的设施的骄傲。他说:“那里有很多火星工厂,但这个平台、所有这些设备以及数字化能力,使这个工厂在其他工厂中独具一格。”NASA的工作人员在参观后似乎同意这一点。(NASA位于帕萨迪纳的加州理工学院喷气推进实验室的院子要小一些,但当时的火星车也更小。)然而,这个设施与其他设施(包括美国宇航局的设施和冰岛的设施)的另一个不同之处在于,它是室内的。美国宇航局目前正在用冰岛的设施测试下一个火星探测器“毅力”。火星上的条件将更加恶劣,但罗莎琳·富兰克林号应该做好准备——或者任何障碍——因为它是在近2000年前维苏威火山形成的地面上训练的。