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工程师测试VIPER非常灵活的Gimbal

VIPER飞行软件工程师Ethan Massey站在VIPER(Volatiles Investigation Polar Exploration Rover)的最新原型MGRU3(月球引力代表3号机组)旁边,在加州硅谷NASA艾姆斯研究中心的Roverscape进行夜间测试。

作为美国国家航空航天局的下一辆月球车VIPER,它将在月球南极的一座大型平顶山Mouton山上行驶。对于火星车驾驶员和科学家团队来说,一个小而强大的硬件将是至关重要的,它可以向它发送命令,知道它要去哪里,并接收有价值的科学数据:一个万向节指向的高增益天线。

VIPER同时具有低增益和高增益天线,用于向地球上的深空网络(DSN)天线发送数据和从中接收数据。它的低增益天线以低数据速率发送无线电波,而高增益天线传输的信息要多得多(超过100倍)。然后,数据从DSN传输到位于加利福尼亚州硅谷的美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的多任务运行和控制中心,火星车的运行就在这里。

“将VIPER的高增益天线指向正确的方向是火星车最关键的功能之一,”埃姆斯公司的火星车系统工程师阿诺·罗格说。“如果没有天线,月球车在月球上运动时无法接收命令,也无法将其任何数据传输回地球,供科学家实现任务目标。”

VIPER(Volatiles Investigation Polar Exploration Rover)的最新原型,被称为MGRU3(月球引力代表单元3),在加利福尼亚州硅谷的美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的Roverscape中进行夜间测试。

为什么重要

VIPER设计用于使用分布式计算,使工程师能够从火星车下载图像和其他数据进行快速处理,而不必仅依赖火星车较慢的车载计算。  

埃姆斯公司VIPER副科学运营和整合负责人Zara Mirmalek博士表示:“这为地球外的科学运营开辟了一个过程,使我们能够对月球上的情况做出超级反应。”。“科学团队可以近乎实时地做出反应,并影响火星车的移动位置,以实现任务的科学目标。”

为了在分隔地球和月球的24万英里范围内传输大量数据,VIPER将配备一个天线,可以沿着非常聚焦的窄波束发送信息。除了计划停留拍摄月球周围全景、使用钻机、等待偶尔的通信中断或安全避难所的阴影外,VIPER将一直在移动。火星车将花费大部分时间驾驶并使用其光谱仪和相机套件绘制月球水和其他挥发物在科学感兴趣区域表面的位置和浓度图,这意味着火星车在移动时能够不断精确地指向天线至关重要。

罗格说:“火星车配备了不同的传感器,这些传感器协同工作,使其能够知道指向何处,并告诉万向节每秒调整天线方向多达10次,即使火星车可能在巨石和火山口斜坡上弹跳。”。“但知道指向何处是极其复杂的。”

VIPER使用其机载计算机和一些不同的传感器来准确而频繁地计算其在月球上的位置。其中一个传感器是它的恒星跟踪器——一个灵敏的相机,可以拍摄VIPER上方的恒星场。通过将图片与内置的恒星地图进行比较,恒星跟踪器可以确定VIPER的方向。VIPER还使用一组陀螺仪来跟踪火星车的转弯速度。利用组合数据,火星车命令万向节进行微调,以补偿火星车的运动,从而使天线始终指向地球。

扭转问题

但工程师们面临着一个问题:如何在地球上测试这样的系统?他们的解决方案?解决这个问题——在加利福尼亚州驾驶一辆天线指向月球的原型火星车。他们最近使用最新的月球车原型,即月球引力代表第三单元(MGRU3),在艾姆斯的Roverscape完成了夜间测试,发现天线和万向节都表现良好。

VIPER漫游车副经理Terry Fong说:“我们发现,即使在原型在我们的漫游车中最大的岩石上进行冲刺驾驶时,月球仍保持在中心位置,这是最具挑战性的情况之一。”。“我们现在更加相信该系统将在月球上运行。”

工程师们在加利福尼亚州硅谷NASA艾姆斯研究中心的Roverscape中使用VIPER漫游车原型进行测试。


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