¿Una sierra circular en un brazo y una paleta en el otro en el rover Mars 2020 agregarían valor científico? [cerrado]

Editar:
cambié la pregunta de un brazo con una pala a dos brazos, uno con una sierra circular y el otro con una paleta, algún tiempo después de la primera respuesta de @Hobbes.
Hice esto porque en su respuesta quedó claro que una pala sola no sería práctica.
Pensé que una nueva pregunta como esta no sería una opción porque se habría marcado como duplicada.

Si hay rastros de vida pasada en Marte, es muy probable que estén ocultos por el regolito y el suelo duro y la roca en la superficie.

Curiositys vista de suelo marciano y cantos rodados.

ingrese la descripción de la imagen aquíPor NASA/JPL-Caltech/MSSS

Dado que uno de los objetivos de la misión del rover Mars 2020 es buscar signos de vidas pasadas, ¿no sería útil si el rover pudiera eliminar el regolito y el suelo duro y las rocas que posiblemente ocultan tales signos?

Una sierra circular en un brazo telescópico con la capacidad de cortar suelo duro en diferentes ángulos y una paleta para quitar la tierra suelta en otro brazo, con ambos brazos en la parte delantera del rover, podrían satisfacer esta demanda.
Estas herramientas adicionales podrían ampliar la capacidad del taladro de núcleo , que está diseñado para tomar muestras con técnicas avanzadas y necesita un trabajo cuidadoso.

La sierra circular podría aflojar la tierra dura más rápido y profundizar más con el brazo telescópico. Podría cortar roca en diferentes ángulos y orientaciones y aislar una pieza de roca de esta manera, por ejemplo, en forma de pirámide invertida.

Las ruedas del rover tienen cierta capacidad de excavación (si cinco ruedas están bloqueadas y una gira). Por supuesto, puede haber riesgo de daño si el suelo es lo suficientemente áspero.
Las sierras circulares para rocas pueden necesitar agua para enfriarse. El sobrecalentamiento podría destruirlos.
Sí, agregarían valor. ¿Otros usos de su peso agregarían más valor? Los diseñadores de misiones parecen pensar que sí. Las sondas Viking tenían una especie de paleta.
¿Qué pasó con la pala? Los cambios importantes en la intención de una pregunta, especialmente después de que alguien se haya tomado el tiempo de escribir una respuesta, no son buenos. Simplemente haga una nueva pregunta en su lugar.
@OrganicMarble Sí, no es muy bueno, pero le informé al que respondió y cuando se opuso, ciertamente habría cambiado la pregunta a la anterior nuevamente. Pero como le dije, tenía miedo de que una nueva pregunta se duplicara.
@Uwe Sí, sería necesario controlar la velocidad de rotación, afortunadamente, las rocas en Marte son bastante geniales.
Parece que necesitamos trabajar con un lanzallamas y un bate de béisbol de alguna manera.

Respuestas (3)

¿No agregaría valor científico una sierra circular en un brazo y una paleta en el otro en el rover Mars 2020?

Cada tipo diferente de cosa que puedes hacer tiene "valor científico", incluso si demuestra que no es una buena idea que se aprenda algo; es solo que es menos costoso aprender eso en la Tierra.

Una sierra circular en un brazo telescópico con la capacidad de cortar suelo duro en diferentes ángulos y una paleta para quitar la tierra suelta en otro brazo, con ambos brazos en la parte delantera del rover, podrían satisfacer esta demanda.

Se considera tamaño, peso y potencia (SWaP) para las cosas a bordo de una nave espacial que son más pequeñas que un sensor de imagen. Una sierra circular es, por definición , un 60% inútil , no se puede usar la mitad, pero pesa el doble de su filo útil. El accesorio telescópico agrega más peso al igual que la pala telescópica para perseguirlo; también está el mecanismo de recogida y empaquetado que no es necesario para un taladro de núcleo.

Así es como se ve una sierra en un accesorio telescópico capaz de cortar rocas:

Sierra en un brazo telescópico

Se podría diseñar uno más pequeño, pero aún así solo se puede cortar ~40% del diámetro de la sierra.

Por supuesto, el rover ya tiene un taladro central, pero está diseñado para tomar muestras con técnicas muy avanzadas y requiere un trabajo muy cuidadoso.

El pdf al que se vinculó: " ROPEC - Taladro rotatorio percusivo de extracción de muestras para el retorno de muestras de Marte " explica:

"El diseño de ROPEC Drill se basa en sistemas de perforación anteriores , como Mini Corer, Corer Abrader Tool y SASSI Drill; mejorándolos para lograr un mecanismo liviano, compacto y de gran capacidad .

...

El taladro ROPEC está diseñado para admitir un enfoque de "Un bit, un núcleo" para entregar muestras de roca a un recipiente de retorno de muestra. Este método dedica una sola barrena a la adquisición de cada núcleo de roca devuelto, como se muestra en la Figura 1. Después de que el núcleo se ha separado de la roca base y se ha capturado dentro de la barrena, toda la barrena se entrega y se almacena dentro de la muestra. caché en una carcasa cerrada, para finalmente ser devuelto a la Tierra. Este método simplifica el proceso de almacenamiento en caché de núcleos de roca al eliminar los mecanismos adicionales necesarios para extraer núcleos de roca de las brocas y colocarlos dentro de recipientes sellados".

Recorta muestras de núcleos casi en toda la profundidad de la perforación y almacena intactos los núcleos de "grado A". Sin transferencia ni contaminación. También es fácil cambiar las brocas por diferentes durezas y densidades, evitando al máximo la fractura.

Conclusión del artículo vinculado: "La perforadora rotativa de percusión es un prototipo de sistema de perforación de cinco actuadores, similar a un vuelo, liviano, diseñado para adquirir material de núcleo de objetivos rocosos con el fin de devolver muestras de Marte. La perforadora ROPEC está diseñada para integrarse con un " El enfoque One Bit-One Core "para devolver muestras de la superficie marciana. El taladro ROPEC tiene una serie de accesorios diferentes que amplían su capacidad para incluir la abrasión de rocas, el cepillado, la adquisición de polvo y regolito, y la visualización de núcleos de roca para fines de selección de muestras .

...

La perforadora ROPEC se ha integrado recientemente con un brazo robótico de cinco grados de libertad y un sistema de movilidad, y ha demostrado el acoplamiento con una estación de broca prototipo, la obtención de una broca sacatestigos, la perforación y adquisición de una muestra de núcleo de roca y la entrega de la broca a una muestra prototipo. Cache. Todos los accesorios de perforación se han demostrado de manera similar desde la misma plataforma".

Si bien podría necesitar mejoras, la decisión de la sierra circular frente al taladro de núcleo parece estar bien fundada.

Intentar aserrar una pirámide de pirámides con una sierra un poco más grande que 40 cm de diámetro requerirá 5 niveles de cortes de 20 cm, un total de 88 pirámides pequeñas de 4 cortes cada una, un total de 352 cortes, con tolerancias para el centro.

88 cortes

Si hizo eso con 4 brocas sacanúcleos con extensiones, 6", 5 1/2", 4" y 3 1/2" de diámetro, su broca final en el quinto nivel podría sacar un sacanúcleos de 3" de diámetro; un total de 5 cortes No solo tendría que agarrar y tirar cada pirámide, sino que existe un peligro real de caer en el pozo, algo que no ocurriría con un agujero de seis pulgadas de diámetro.

Además, no solo se desperdicia más de la mitad del peso en la superficie de la hoja que no está involucrada en el corte, sino que se está cortando tres veces más roca solo para cortar la sección piramidal. Incluso con una sola capa hay 20 cortes de más de 24 veces el material. El desgaste del equipo y la energía para impulsar un uso tan ineficiente podría pagar la perforación de núcleo.

Si estuviera cortando lunas crecientes, estaría mejor que cortando cuñas, pero no es más eficiente que un agujero redondo. Una línea recta de agujeros escalonados te hará más profundo más rápido.

Triángulo en un círculo es ineficiente

Gracias por su respuesta. Tal vez malinterpretaste un poco el contenido de mi pregunta. La sierra circular y la llana se proponen para apoyar el taladro de núcleo, para encontrar muestras más profundas y más rápidas. Así que he cambiado algunas frases para que se entienda mejor.
Gracias por la pirámide. No sé cuál sería el diámetro, depende de lo que pueda manejar el rover, pero digamos, por ejemplo, 40 cm. Creo que se podría lograr una profundidad de 1 metro, por lo que la sierra tendría que serrar muchas pirámides pequeñas.
Hermosa creacion! Debo admitir que esta es una fuerte confirmación visual contra el uso de la sierra circular. aparte del hecho de que las crestas que se forman al quitar una capa de pirámides serán aún más difíciles de quitar. Pero para mantener el optimismo, se podría razonar que para obtener una profundidad de unos 30 cm, solo se tendrían que aserrar 5 pirámides y dos crestas que se cruzan entre sí. Y después de eso, el taladro de núcleo podría hacer su trabajo en el lugar más profundo.
Si fueras optimista, te ofrecerías a ir a excavar. Mucho menos gasto y peso. 😆
Finalmente me convenciste por completo. Entonces, ¿no tendría un valor científico importante tener un brazo extra con un taladro central en el rover Mars 2020 para hacer los 4 taladros centrales que usted propone, antes del taladro central final para obtener una muestra?
Sí, estoy seguro de que pesaría más y usaría mucha más energía. --- En cuanto a la perforación de núcleo, puede usar un taladro más grande y hacer que el núcleo de roca se extienda más allá de la sección principal, luego sáquelo y deséchelo; seguido por el segundo y último taladro que retiene la muestra. Por lo tanto, es posible que tenga tres taladros más grandes, cada uno diseñado específicamente para diferentes tipos de roca (tal vez uno más que también podría funcionar con material que se fractura fácilmente, sin que se derrame nuevamente en el pozo, es decir, arena) y un conjunto de taladros más pequeños para la sección final y retener el núcleo. ¿Quizás viene una mejor respuesta?
Creo que tiene suficiente conocimiento sobre la perforación de núcleos para hacer una nueva y buena pregunta sobre la perforación más profunda. Mi pregunta ha sido completamente respondida ahora.
Puede probar con una motosierra de cantera o una excavadora de cadena de cangilones que puede llegar a 16 metros de profundidad. Podría ser de propulsión nuclear. Una nueva pregunta sobre cómo hacer una excavación profunda para exponer las capas subyacentes y estudiar tanto la vista lateral de las capas sedimentarias como exponer la roca desde principios de la historia del planeta podría ser una pregunta mejor que una "sierra circular versus un taladro de núcleo para obtener finalmente muestras de perforación de núcleo de tipo ~1M de profundidad".

El rover ya tiene un taladro de núcleo para este propósito: perfora las capas superiores y expone la roca debajo. La gran ventaja de un taladro sobre una pala es que un taladro puede atravesar (la mayoría) de los tipos de rocas, mientras que una pala solo puede raspar escombros sueltos.

Una pala es un instrumento impreciso: pasas una regla sobre el suelo. La profundidad de ese borde recto está limitada por el trozo más alto de roca sólida. La roca generalmente es irregular, por lo que en lugar de exponer la roca, expones un pico y dejas una capa de tierra/arena/etc en el resto.

El próximo rover en desarrollo (ExoMars 2020) nuevamente usa un taladro. Este puede alcanzar una profundidad de 2 m , mucho más profunda de lo que podría alcanzar cualquier equipo de excavación lo suficientemente pequeño como para caber en el rover.

Una sierra circular que puede cortar rocas necesita refrigeración por agua, lo que no es práctico para los rovers actuales. Quitar los escombros sueltos con una sierra circular es un proceso muy complicado, terminarías cubriendo todo el rover con polvo y guijarros. Más importante aún, esparcirá escombros por toda el área, destruyendo el contexto de su muestra.

Usar una sierra circular para quitar la capa superior de roca es complicado: hay que hacer varios cortes verticales y el último corte tiene que ser en ángulo. Luego, debes sacar la cuña suelta de roca del agujero en el que está.

Me parece mucho más simple tener un taladro que perforará la capa superior y la roca prístina. Al vaciar la perforadora (LIFO), la roca prístina sale primero y se puede colocar en el sistema de análisis de muestras, la capa superior está en la parte superior de la perforadora y sale la última.

Esto también te permite analizar tanto la capa superior como las capas inferiores, porque normalmente no sabes de antemano qué rocas son antiguas y cuáles son más nuevas.

Gracias por tu respuesta. Mi idea es que la pala debe usarse principalmente para remover tierra directamente cerca o debajo de una roca y para levantar pequeños. el suelo con cierto ángulo. Después de eso, usa la capacidad de elevación para retirar la pala cargada.
Quise decir que el borde delantero de un cubo de pala es una línea rígida y recta. Compare con usar una pala para nieve en un pavimento irregular: no hay forma de que pueda quitar toda la nieve porque la pala golpea los adoquines más altos.
Entendido, pero en muchos lugares el regolito será más grueso que unos pocos centímetros y luego se podría usar la pala para quitarlo antes de que el taladro central haga su trabajo.
Para adaptarme a la realidad, he cambiado un poco la pregunta. Para evitar un duplicado, no pude hacer una nueva pregunta.
Las rocas de Marte son bastante frías y la velocidad de rotación de la sierra podría ajustarse para evitar el sobrecalentamiento. Y, por supuesto, la sierra tendría que estar protegida para proteger al rover contra pedazos de roca y polvo.

Si tuviera que usar una sierra circular, necesitaría usar una sierra circular de diamante. Similar al tipo utilizado por laboratorios de análisis y exploración de minerales o empresas mineras cuando cortan muestras de roca de núcleo por la mitad, a lo largo.

El problema de usar una sierra de la manera que propone es que crearía bloques que podrían ser difíciles de raspar, especialmente si todavía estuvieran firmemente adheridos a la geología anfitriona.

Podría ser mejor adaptar el cabezal de minería que utilizan los mineros continuos en algunas minas de carbón.

Alternativamente, podría ser mejor adaptar una broca de botón para eliminar tierra o rocas más duras.

Gracias por su respuesta. He agregado una oración al contenido de mi pregunta para explicar que cortar la roca en diferentes ángulos y orientaciones podría aislar un trozo de roca, por ejemplo, en forma de pirámide invertida. Creo que los mineros continuos podrían ser muy efectivos, especialmente en tierra arcillosa, por ejemplo, pero dudo que el rover Mars 2020 tenga el peso suficiente para transportar una herramienta de este tipo.
¿Una sierra circular en un brazo y una paleta en el otro en el rover Mars 2020 agregarían valor científico? [cerrado]
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