¡La curiosidad sigue sucia! ¿Cómo mantendrá ExoMARS Rover sus paneles solares libres de polvo y recolectando suficiente energía?

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Los acontecimientos actuales hacen que esta pregunta sea aún más conmovedora

  1. soles 5183 a 5189, 23 de agosto de 2018 - 29 de agosto de 2018: El equipo sigue atento a la oportunidad

  2. La selfie de Curiosity se ha publicado hace solo unos días, mostrando mejor la colección de arena en la parte superior del rover:

Después de obtener una nueva muestra de roca el 9 de agosto de 2018 (Sol 2137), el rover Curiosity de la NASA inspeccionó sus alrededores en Marte, produciendo un panorama de 360 ​​grados de su ubicación actual en Vera Rubin Ridge. La escena se presenta con un ajuste de color que se aproxima al balance de blancos, para parecerse a cómo se verían las rocas y la arena en condiciones de iluminación diurna en la Tierra. Aquí se incluyen dos versiones: una con barras de escala y otra sin ellas.

El panorama incluye cielos sombríos, oscurecidos por una tormenta de polvo global que se desvanece. También incluye una vista poco común de la cámara del mástil del propio rover, que revela una fina capa de polvo en la cubierta del Curiosity. En primer plano está el objetivo de perforación más reciente del rover, llamado "Stoer" en honor a una ciudad en Escocia cerca de donde se hicieron importantes descubrimientos sobre la vida temprana en la Tierra en los sedimentos del lecho del lago.

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¡Superficies todavía cubiertas de polvo cinco meses después!

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arriba: ¡incluso la superficie inclinada de la antena de alta ganancia parece cubierta de polvo! Recortado de Curiosity de Phys.org dice adiós a Vera Rubin Ridge de Mars .

Una selfie tomada por el rover Curiosity Mars de la NASA en el Sol 2291 (15 de enero) en el sitio de perforación "Rock Hall", ubicado en Vera Rubin Ridge. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Vea también Curiosity Snaps de Space.com Epic 'Selfie' en Marte a medida que avanza hacia nuevas vistas marcianas

Editar: A la luz (o falta de luz en este caso) de la tormenta de polvo actual en Marte discutida en el reciente artículo de noticias de la NASA Opportunity Hunkers Down Durante la tormenta de polvo y dado que han pasado casi dos años, he rechazado @Phiteros' respuesta para ver si hay una actualización de la estrategia de polvo en paneles solares de ExoMARS.

Dado que no tiene un RTG, ExoMARS se basa en la recolección eficiente de la radiación solar para que su misión tenga éxito.

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arriba: "Este mapa global de Marte muestra una creciente tormenta de polvo a partir del 6 de junio de 2018. El mapa fue producido por la cámara Mars Color Imager (MARCI) en la nave espacial Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. El punto azul indica la ubicación aproximada de Opportunity. " Desde aquí _ Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Recuerdo haber leído historias sobre los rovers Spirit y Opportunity Mars relacionados con la energía solar y el polvo, sobre problemas con las tormentas de polvo y el estacionamiento en una pendiente durante el invierno para recolectar suficiente energía para 'mantenerse con vida'.

El rover Curiosity lleva un RTG grande y potente tanto para el calor térmico (fluidos circulantes) como, por supuesto, para la energía eléctrica.

Ahora parece que el rover ExoMARS volverá a utilizar paneles solares. Parecen un poco más grandes en comparación con el tamaño (o volumen) de la nave en comparación con Spirit y Opportunity, pero me pregunto qué técnicas de gestión se comienzan a considerar para que el rover ExoMARS maneje la cubierta de los paneles horizontales por polvo o baja. elevación solar en 'invierno'?

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arriba: "Un modelo 1:4 del rover ExoMars en el pabellón de la ESA, Salón Aeronáutico Internacional de París 2007 en el aeropuerto de Le Bourget". Desde aquí _

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arriba: "La plataforma del rover Spirit de exploración de Marte de la NASA está tan polvorienta que el rover casi se confunde con el fondo polvoriento en esta imagen ensamblada a partir de fotogramas tomados por la cámara panorámica (Pancam) durante el período comprendido entre el sol 1355 y el sol 1358 de Spirit (13 de octubre). 26-29, 2007)... El polvo en los paneles solares reduce la cantidad de energía eléctrica que el rover puede generar a partir de la luz solar cada sol". Desde aquí _

Tal vez ellos también confíen en que el Diablo se encargará de ello ;-/
@LocalFluff, ¿te refieres a este ?
¿No es gracioso que lograron capturarlo en la cámara? ¿Son tan comunes? ¿Suerte? ¿Tenían razones para esperarlo allí mismo y en ese momento? Un meteorólogo nunca podría predecir uno en la Tierra. Pero eso es para otra pregunta. Dudo que ExoMars tenga un mejor plan para esto que los rovers anteriores. Sólo espero que el diablo le quite el polvo de vez en cuando. Parece funcionar. Tal vez los extraterrestres están ayudando a nuestros ángeles en los cielos.
Se necesitó mucho buscar y un software especial para detectar cambios en las imágenes con el fin de atrapar esos remolinos de polvo. No fue suerte.
Durante una clase de astronomía que tomé en la universidad, el profesor dijo que los remolinos de polvo a menudo limpiaban los paneles solares y eso ayudaría a mantener los rovers en funcionamiento durante mucho más tiempo de lo esperado. Sin embargo, no tengo una cita para esto.
@uhoh: ¿Y correr el riesgo de otro caso de extensión del tiempo de la misión no planificada en un 5700 %? Los científicos pueden estar contentos, pero los gerentes están rezando en secreto para que Opportunity finalmente se rompa y libere los fondos.
No tienen que confiar en los remolinos de polvo cuando apoyan a un secador de pelo.

Respuestas (2)

Es probable que confíen en dos cosas:

  1. Dado que la velocidad a la que se acumulará el polvo en los paneles solares es bastante conocida , pueden estimar la vida útil del rover. Todas las sondas espaciales tienen algún tipo de vida útil estimada, y la misión científica principal generalmente se planifica para adaptarse a ese período de tiempo corto. Sin embargo, como hemos visto en Spirit y (especialmente) Opportunity, la vida útil real del rover puede ser mucho más larga debido a:
  2. Eventos de limpieza . Básicamente, Marte tiene una atmósfera suficiente para tener viento que sopla el polvo. Esto limpia los paneles solares de vez en cuando, lo que permite que los rovers sigan funcionando. Aquí hay una foto de Opportunity antes y después de uno de esos eventos de limpieza:

Evento de limpieza de oportunidad

Se esperaba que Spirit y Opportunity duraran solo 90 días, pero cuando se descubrió que el polvo se limpia de vez en cuando, las misiones se hicieron mucho más largas. Spirit solo se detuvo cuando quedó atascado en la arena blanda y ya no pudo inclinar sus paneles solares correctamente. La oportunidad, por otro lado, sigue en marcha, 12 años después.

Aquí hay un artículo de noticias sobre uno de los eventos de limpieza más recientes de Opportunity.

En cuanto a la hibernación durante el invierno, es probable que sigan las mismas técnicas utilizadas por Spirit y Opportunity. Desafortunadamente, no estoy seguro de esto, pero dado que funcionó para MER, es probable que usen la misma técnica heredada. Algunos de los instrumentos también tendrán sus propias baterías independientes, como el experimento DREAMS , que funcionará durante la temporada de tormentas de polvo.

Aquí puede ver la diferencia en el polvo antes y después de un evento de limpieza

Con toda probabilidad, ExoMars no tendrá ningún método para eliminar el polvo. Hay varias razones para esto. Un dispositivo mecánico probablemente tendría problemas debido a la carga estática del polvo. Inclinar y sacudir el rover podría funcionar, pero sería complicado y posiblemente dañaría los instrumentos sensibles. Otros métodos implican lavarlos (que requiere líquido), usar una carga electrostática (todavía requiere inclinar los paneles y también podría dañar los componentes electrónicos sensibles) y soplarlos (requiere mover un ventilador de alta potencia a través de los paneles).

Gracias, esto suena como una opinión y también es bastante consistente con mi mejor suposición , pero estoy preguntando aquí en SX SE porque me gustaría leer información sobre el rover ExoMARS respaldado por enlaces. ¿Puede agregar un enlace que muestre que " la tasa a la que se acumulará el polvo en los paneles solares es bastante conocida " ¿Es esa tasa constante? ¿Lo mismo en todas partes? Dado que tanto la recolección como la eliminación de polvo están relacionadas con el viento y, por lo tanto, con el clima, no veo cómo ninguno de los dos puede ser confiable. Además, ¿está 100% seguro de que no habrá ninguna tecnología de mitigación de polvo? ¿Se ha dicho eso?
@uhoh Bam, te tengo cubierto. En cuanto a si es bien conocido o no en todo el planeta, creo que tienen un modelo bastante consistente. Además del instrumento en Sojourner, pueden caracterizar qué tan rápido se asienta el polvo usando estos selfies para determinar cuánto polvo hay en el rover en una imagen de antes y después. En cuanto a si habrá o no métodos de eliminación de polvo, agregaré una sección sobre eso.
¡Excelente! Sin embargo, si hay una respuesta futura con información directamente sobre los paneles solares ExoMARS que supera esto, tendré que aceptar eso. Pero me has convencido de que esto es probablemente lo que sucederá. ¡Gracias por todos los enlaces!
@uhoh Y eso es completamente comprensible. Pero, como estoy seguro de que descubrió, la información sobre elementos de diseño específicos para el rover parece ser escasa. Dicha información puede estar limitada en su divulgación al público. Con suerte, sabremos más sobre él después de que comience su misión.
Disfruté la publicación del blog de Emily Lakdawalla , ¡ especialmente los controles deslizantes antes/después!
No acepté esta respuesta para ver si ExoMARS o ESA respondieron después de las noticias de esta semana sobre una gran tormenta de polvo en Marte. Si existe algún plan para mitigar los efectos del polvo, este sería un buen momento para que la ESA lo mencionara. Ver editar.
Estoy tratando de encontrar información sobre los recubrimientos de estos paneles, pero aún no he tenido suerte, pero según la tecnología terrestre y los enfoques del polvo y la suciedad, espero que haya recubrimientos superhidrofóbicos/anfifóbicos para que los efectos de la superficie sean más predecibles. Eso es lo que tenemos en los paneles solares de nuestra casa.

Esto es de 2005, no estoy seguro si sigue exactamente igual, pero el plan es que los paneles solares de inclinación variable se pueden inclinar en cualquier lugar, desde horizontal a vertical (plegados como una mariposa). Por lo tanto, puede inclinarlos al ángulo óptimo. Para una tormenta de polvo no hay mucha luz y es de todo el cielo, por lo que usan paneles solares especialmente eficientes para condiciones de poca luz y los bajan completamente durante una tormenta de polvo.

DESARROLLO DEL EXOMARS ROVER DE LA ESA

También iba a tener unidades de calefacción de radioisótopos para mantenerlo caliente durante la noche, de modo que incluso sin energía solar en una tormenta de polvo se mantendría caliente.

Pero estos fueron descartados

" No se han adoptado RHU, lo que evita las complicaciones técnicas y organizativas asociadas con su uso. El ángulo de inclinación del SA se puede ajustar para maximizar la captación de energía solar para diferentes latitudes de aterrizaje. Este sistema también proporciona flexibilidad durante la conducción en pendientes y permite bajar el conjunto. en caso de condiciones de tormenta de polvo".

No sé si todavía se aplican estas matrices de inclinación variable. Y parecen pensar que el polvo impactará en las operaciones y lo dejan así:

Se espera que el módulo de aterrizaje más grande y su rover de fabricación europea funcionen durante 7 a 12 meses, dependiendo de los paneles solares para su suministro de energía. Aunque ExoMars 2020 llegará fuera de la temporada principal de tormentas de polvo, es casi seguro que la misión se verá afectada por el polvo durante su vida operativa. En particular, una acumulación de polvo en los paneles solares reducirá el suministro de energía y puede requerir un cierre temporal de las operaciones en la superficie.

¿Una llegada tormentosa para Schiaparelli?

¡La curiosidad sigue sucia! ¿Cómo mantendrá ExoMARS Rover sus paneles solares libres de polvo y recolectando suficiente energía?
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