Neugier ist immer noch schmutzig! Wie hält der ExoMARS Rover seine Solarmodule staubfrei und sammelt ausreichend Strom?

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Aktuelle Ereignisse machen diese Frage noch dringlicher

  1. Sols 5183 bis 5189, 23. Aug. 2018 - 29. Aug. 2018: Das Team hält weiterhin Ausschau nach Gelegenheiten

  2. Das Curiosity-Selfie wurde erst vor wenigen Tagen veröffentlicht und zeigt besser die Sandansammlung auf dem Rover:

Nachdem der NASA-Rover Curiosity am 9. August 2018 (Sol 2137) eine neue Gesteinsprobe erbeutet hatte, untersuchte er seine Umgebung auf dem Mars und erstellte ein 360-Grad-Panorama seines aktuellen Standorts auf dem Vera Rubin Ridge. Die Szene wird mit einer Farbanpassung präsentiert, die dem Weißabgleich nahekommt, um zu ähneln, wie die Felsen und der Sand unter Tageslichtbedingungen auf der Erde aussehen würden. Zwei Versionen sind hier enthalten: eine mit Maßstabsleisten und eine ohne.

Das Panorama umfasst einen bernsteinfarbenen Himmel, der von einem verblassenden globalen Staubsturm verdunkelt wird. Es enthält auch eine seltene Ansicht der Mastkamera des Rovers selbst, die eine dünne Staubschicht auf dem Deck von Curiosity enthüllt. Im Vordergrund ist das jüngste Bohrziel des Rovers zu sehen, das nach einer Stadt in Schottland, in deren Nähe wichtige Entdeckungen über das frühe Leben auf der Erde in Sedimenten von Seen gemacht wurden, „Stoer“ genannt wurde.

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Oberflächen noch fünf Monate später staubbedeckt!

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oben: selbst die geneigte Fläche der High-Gain-Antenne scheint mit Staub bedeckt! Cropped from Phys.org's Curiosity verabschiedet sich von Vera Rubin Ridge von Mars .

Ein Selfie, das vom Mars-Rover Curiosity der NASA an Sol 2291 (15. Januar) an der Bohrstelle „Rock Hall“ auf dem Vera Rubin Ridge aufgenommen wurde. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Siehe auch Curiosity Snaps Episches „Selfie“ auf dem Mars von Space.com, während er sich zu neuen Mars-Sehenswürdigkeiten bewegt

Bearbeiten: Angesichts (oder in diesem Fall des Mangels an Licht) des aktuellen Staubsturms auf dem Mars, der im kürzlich erschienenen NASA-Nachrichtenartikel Opportunity Hunkers Down While Dust Storm diskutiert wurde, und da fast zwei Jahre vergangen sind, habe ich @Phiteros nicht akzeptiert. Antworten, um zu sehen, ob es ein Update zur Staub-auf-Solarmodulen-Strategie von ExoMARS gibt.

Da es kein RTG hat, ist ExoMARS für den Erfolg seiner Mission auf eine effiziente Sammlung von Sonnenstrahlung angewiesen.

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oben: „Diese globale Karte des Mars zeigt einen wachsenden Staubsturm seit dem 6. Juni 2018. Die Karte wurde von der Mars Color Imager (MARCI)-Kamera auf der Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter der NASA erstellt. Der blaue Punkt zeigt die ungefähre Position von Opportunity an. " Von hier . Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Ich erinnere mich, dass ich Geschichten über die Mars-Rover Spirit und Opportunity gelesen habe, die mit Solarenergie und Staub zu tun hatten – über Probleme mit Staubstürmen und das Parken an einer Steigung für den Winter, um genug Energie zu sammeln, um „am Leben zu bleiben“.

Der Curiosity-Rover trägt ein großes, leistungsstarkes RTG für thermische Wärme (zirkulierende Flüssigkeiten) und natürlich elektrische Energie.

Nun sieht es so aus, als würde der ExoMARS-Rover wieder Sonnenkollektoren verwenden. Sie scheinen im Vergleich zu Spirit und Opportunity ein bisschen größer zu sein als die Größe (oder das Volumen) des Fahrzeugs, aber ich frage mich, welche Managementtechniken für den ExoMARS-Rover in Betracht gezogen werden, um die Abdeckung der horizontalen Platten durch Staub oder niedrig zu handhaben Sonnenhöhe im Winter?

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oben: "Ein 1:4-Modell des ExoMars-Rover im ESA-Pavillon, 2007 International Paris Air Show am Flughafen Le Bourget." Von hier .

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oben: „Das Deck des Mars Exploration Rover Spirit der NASA ist so staubig, dass der Rover in diesem Bild, das aus Einzelbildern zusammengesetzt wurde, die von der Panoramakamera (Pancam) während der Zeit von Sol 1.355 bis Sol 1.358 (Okt. 26-29, 2007) ... Staub auf den Solarmodulen reduziert die Menge an elektrischer Energie, die der Rover pro Sol aus Sonnenlicht erzeugen kann." Von hier .

Vielleicht vertrauen auch sie dem Teufel , dass er sich darum kümmert ;-/
@LocalFluff meinst du diesen ?
Ist es nicht lustig, dass sie es geschafft haben, es mit der Kamera festzuhalten? Sind sie so verbreitet? Glück? Hatten sie Gründe, es an Ort und Stelle zu erwarten? Ein Meteorologe könnte niemals einen auf der Erde vorhersagen. Aber das ist eine andere Frage. Ich bezweifle, dass ExoMars diesbezüglich einen besseren Plan hat als frühere Rover. Ich hoffe nur, dass der Teufel ab und zu den Staub wegwischt. Scheint zu funktionieren. Vielleicht helfen Aliens unseren Engeln da draußen im Himmel.
Es brauchte viel Hinsehen und spezielle Software, um Veränderungen in Bildern zu erkennen, um diese Staubteufel zu fangen. Es war kein Glück.
Während eines Astronomiekurses, den ich am College belegte, sagte der Professor, dass die Staubteufel oft die Sonnenkollektoren säuberten und dies dazu beitragen würde, die Rover viel länger als erwartet in Betrieb zu halten. Dafür habe ich aber kein Zitat.
@uhoh: Und einen weiteren Fall einer ungeplanten Verlängerung der Missionszeit um 5700 % riskieren? Wissenschaftler mögen glücklich sein, aber Manager beten insgeheim dafür, dass Opportunity endlich zusammenbricht und die Mittel freigibt.
Sie müssen den Staubteufeln nicht vertrauen, wenn sie einen Haarbläser unterstützen.

Antworten (2)

Sie werden sich wahrscheinlich auf zwei Dinge verlassen:

  1. Da die Rate, mit der sich Staub auf den Solarmodulen ansammelt, ziemlich bekannt ist, können sie die Lebensdauer des Rovers abschätzen. Alle Raumsonden haben eine geschätzte Lebensdauer, und die primäre wissenschaftliche Mission ist im Allgemeinen so geplant, dass sie in diesen kurzen Zeitrahmen passt. Wie wir jedoch bei Spirit und (insbesondere) Opportunity gesehen haben, kann die tatsächliche Lebensdauer des Rovers aus folgenden Gründen viel länger sein:
  2. Reinigungsereignisse . Grundsätzlich hat der Mars gerade genug Atmosphäre, um Wind zu haben, der den Staub herumbläst. Dadurch werden die Solarmodule von Zeit zu Zeit gereinigt, sodass die Rover weiter in Betrieb bleiben können. Hier ist ein Bild von Opportunity vor und nach einem solchen Reinigungsereignis:

Opportunity Cleaning Event

Spirit und Opportunity sollten nur 90 Tage dauern, aber als sich herausstellte, dass der Staub gelegentlich weggeräumt wird, wurden die Missionen viel länger. Spirit hielt erst an, als er in weichem Sand stecken blieb und seine Solarpanels nicht mehr richtig ausrichten konnte. Opportunity hingegen besteht immer noch, 12 Jahre später.

Hier ist ein Nachrichtenartikel über eines der jüngsten Reinigungsereignisse für Opportunity.

Was den Winterschlaf betrifft, werden sie wahrscheinlich den gleichen Techniken folgen, die von Spirit und Opportunity verwendet werden. Leider weiß ich das nicht genau, aber da es für MER funktioniert hat, werden sie wahrscheinlich dieselbe alte Technik verwenden. Einige der Instrumente werden auch ihre eigenen unabhängigen Batterien haben, wie das DREAMS-Experiment , das während der Staubsturmsaison betrieben wird.

Hier sehen Sie den Staubunterschied vor und nach einer Reinigung

Aller Wahrscheinlichkeit nach wird ExoMars keine Methode haben, um den Staub zu entfernen. Dafür gibt es mehrere Gründe . Ein mechanisches Gerät hätte wahrscheinlich Probleme wegen der statischen Aufladung des Staubs. Das Neigen und Schütteln des Rovers könnte funktionieren, aber es wäre kompliziert und möglicherweise schädlich für empfindliche Instrumente. Andere Methoden umfassen das Waschen (wofür Flüssigkeit erforderlich ist), das Verwenden einer elektrostatischen Aufladung (erfordert immer noch das Kippen der Paneele und könnte auch empfindliche Elektronik beschädigen) und das Abblasen (erfordert das Bewegen eines Hochleistungslüfters über die Paneele).

Danke - das klingt nach einer Meinung und stimmt auch ziemlich mit meiner besten Vermutung überein , aber ich frage hier in SX SE, weil ich gerne Informationen über den von Links unterstützten ExoMARS-Rover lesen möchte. Können Sie einen Link hinzufügen, der zeigt, dass " die Rate, mit der sich Staub auf den Solarmodulen ansammelt, ziemlich bekannt ist". Ist diese Rate konstant? Überall gleich? Da sowohl das Sammeln als auch das Entfernen von Staub mit Wind und damit Wetter zusammenhängen, sehe ich nicht, wie beides zuverlässig sein kann. Sind Sie sich auch zu 100 % sicher, dass es keine staubmindernde Technologie geben wird? Wurde das gesagt?
@uhoh Bam, hab dich bedeckt. Ob es auf dem ganzen Planeten bekannt ist oder nicht, ich denke, sie haben ein ziemlich konsistentes Modell. Zusätzlich zum Instrument auf Sojourner können sie charakterisieren, wie schnell sich der Staub legt, indem sie anhand dieser Selfies feststellen, wie viel Staub sich auf dem Rover in einem Vorher-Nachher-Bild befindet. Ob es Staubentfernungsmethoden geben wird oder nicht, darüber werde ich einen Abschnitt hinzufügen.
Exzellent! Wenn es jedoch eine zukünftige Antwort mit Informationen direkt zu den ExoMARS-Solarmodulen gibt, die dies übertreffen, muss ich mich damit begnügen. Aber Sie haben mich davon überzeugt, dass das wahrscheinlich passieren wird. Danke für alle Links!
@uhoh Und das ist völlig verständlich. Aber wie Sie sicher festgestellt haben, scheinen Informationen zu bestimmten Designelementen für den Rover rar zu sein. Die Veröffentlichung solcher Informationen an die Öffentlichkeit kann eingeschränkt werden. Hoffentlich erfahren wir mehr darüber, nachdem es seine Mission begonnen hat.
Mir hat der Blogbeitrag von Emily Lakdawalla gefallen – besonders die Vorher/Nachher-Schieberegler!
Ich habe diese Antwort nicht akzeptiert, um zu sehen, ob ExoMARS oder die ESA nach den Nachrichten dieser Woche über einen großen Staubsturm auf dem Mars eine Antwort erhalten. Wenn es einen Plan gibt, die Auswirkungen von Staub zu mindern, wäre dies ein guter Zeitpunkt für die ESA, dies zu erwähnen. Siehe Bearbeiten.
Ich versuche, Informationen über die Beschichtungen auf diesen Panels zu finden, noch kein Glück, aber basierend auf terrestrischer Technologie und Ansätzen zu Staub und Schmutz gehe ich davon aus, dass es superhydrophobe / amphiphobe Beschichtungen geben wird, um die Oberflächeneffekte vorhersehbarer zu machen. Das ist es, was wir auf unseren Solarmodulen zu Hause haben.

Dies ist aus dem Jahr 2005, nicht sicher, ob es immer noch genau dasselbe ist, aber der Plan ist eine variable Neigung. Solarmodule können überall von horizontal bis vertikal geneigt werden (wie ein Schmetterling zusammengeklappt). So kann es sie in den optimalen Winkel neigen. Für einen Staubsturm gibt es nicht viel Licht und es kommt vom ganzen Himmel, also verwenden sie besonders effiziente Solarmodule für schlechte Lichtverhältnisse und lassen sie während eines Staubsturms flach herunter

ENTWICKLUNG DES ESA-ROVER EXOMARS

Es sollte auch Radioisotop-Heizeinheiten haben, um es nachts warm zu halten, damit es auch ohne Solarenergie in einem Sandsturm warm bleibt.

Diese wurden aber fallen gelassen

" RHUs wurden nicht übernommen, um die technischen und organisatorischen Komplikationen zu vermeiden, die mit ihrer Verwendung verbunden sind. Der Neigungswinkel der SA kann angepasst werden, um die Sonnenenergiesammlung für verschiedene Landebreiten zu maximieren. Dieses System bietet auch Flexibilität beim Fahren an Hängen und ermöglicht das Absenken des Arrays bei Staubsturmbedingungen."

Ich weiß nicht, ob diese Arrays mit variabler Neigung noch gelten. Und sie scheinen zu glauben, dass Staub den Betrieb beeinträchtigen wird, und belassen es dabei:

Der größere Lander und sein in Europa gebauter Rover werden voraussichtlich 7 bis 12 Monate in Betrieb sein und sich für ihre Stromversorgung auf Sonnenkollektoren verlassen. Obwohl ExoMars 2020 außerhalb der Hauptstaubsturmsaison eintreffen wird, ist es fast sicher, dass die Mission während ihrer Betriebszeit von Staub beeinträchtigt wird. Insbesondere eine Staubansammlung auf den Solarmodulen wird die Stromversorgung verringern und kann eine vorübergehende Einstellung des Betriebs an der Oberfläche erforderlich machen.

Eine stürmische Ankunft für Schiaparelli?

Neugier ist immer noch schmutzig! Wie hält der ExoMARS Rover seine Solarmodule staubfrei und sammelt ausreichend Strom?
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