mars landing catlog-sby

探测器/采样返回任务总体概述本文件概述了选择火星着陆点的标准。

它是由M. Drake主持的MRSR工作组小组委员会得出的。

由于缺少有关此次任务的细节，有必要陈述一些标准所基于的前提条件。

前提条件包括科学、登陆车和探测器的问题。

该标准采用通用术语。

当任务的描述更具体时，标准也会发展并变得更具体。

如果证实任何前题条件不正确，则可能需要重新考虑标准。

科学问题科学前提前提1：作为火星计划的一部分，将至少有两个样本返回任务。

第二个任务将是第一个任务失败的备用任务。

前提二：任务在一些节点上进行定义。

目前有几个未知数。

目前还不知道每次任务是否会有一个或两个登陆车，也不知道登陆车或探测器的性能。

这些不确定性在明确后可能会影响登陆点选择标准。

假设任务满足在随后的登陆点选择标准中定义的科学目标（见3.2.2节）。

前提三：登陆点的选择标准将逐渐发展。

阿波罗月球登陆经验表明，随着科学和工程数据的获得，任务目标更加雄心勃勃。

前提四：在得到火星观察者（MO）号探测器的数据后将确定更好的候选登陆点。

火星观察者（MO）号探测器的数据将提高科学家判断一个登陆点是否符合科学与工程标准的能力。

前提五：采用科学的标准来选择最初的候选登陆点。

如可接近性、通过能力、以及登陆能力这样的工程标准将被用作可比较的几个有利的科学登陆点的判断依据。

科学目标重要的是要知道火星上的时间和自然情况，如大气排气情况、核心构成，地壳构成，侵蚀情况，沉积情况，有机构成等。

这些知识对于全面了解作为一颗行星及一个可能存在生命形态的火星的起源与演变过程至关重要。

通过有效的取样方案可以了解这个顺序和系统的知识。

表述年龄、成分、形态及来源方面的主要地质特征的研究工作可分为三大类，每一类都有科学价值。

●行星火成岩分化和地壳的构成。

样品应包括主要地形（古陨石坑的平原，北部平原重铺，塔尔西斯高原）处的未风化的火山岩和远古的坑洞高地的未风化的火成岩，用于确定放射年代、化学成分和矿物测定。

●水及其它挥发物对表面化学物质和形态及气候的影响。

样品应包括河流、风及湖泊发源地的沉淀物及被风化的火成岩。

此外，还要采集地下冰和大气中的气体样品。

还要采集可以提供放射年龄判断依据的区域的样品，可以通过交叉火山岩层或通过辐射校正来判断火山口的年龄。

●生命起源的条件及进化的证据。

样品包括怀疑可能存在利于人类进化的水及有机物地点的沉淀物及可能保留有机化学物地点的沉淀物。

这些材料应来自第1类和第2类样品已经了解其年龄和沉积性质的这些地点。

基于科学考虑形成的标准根据前面的科学目标得出下面关于着陆点选择的优先顺序：●着陆点应提供具有明确来源的样品并确保能够获得主要地质单元的采样。

着陆点的复杂性不等同于不明确的来源。

●所有的着陆点应解决最多的科学问题。

个别站点应解决一组合理的科学问题（开发一个非常有能力而且非常昂贵的登陆车及增加着陆点数量之间的平衡）。

理想的着陆点可以收集以下样品：1.近期的火成岩2.中等年龄的火成岩3.年代久远的火成岩4.水形成的沉淀物5.古老的由于撞击生成的角砾石6.地下冰7.土壤-风化岩石的上层8.黄土-扬尘探测器问题着陆点安全的撞击要求，收集多种类型采样和采集已知种源采样之间的协调能力取决于探测器的机动性。

机动性使得即使探测器着陆在松散的碎片上也可以进行岩石采样；机动性可以让探测器从安全、刺激性少的着陆点移动至地质学感兴趣的地方；而且它允许从一个地质单元移动至另一个地质单元获取样品，从而确保在已知种源获取多种样品。

机动性的价值对于没有获取新鲜岩石的风险评估主要是基于Viking经验。

通过热惯量数据得知这两个Viking点比火星大多数地方有更多的岩石。

然而仅有一些小的岩石在登陆车的到达范围之内，所有拾取及分析小石头的尝试均告失败。

分析的“岩石”是松散碎土块，而不是真正的岩石。

因此，在一个典型的火星着陆点上登陆车采样臂范围内没有岩石的概率很高。

此外，在Viking 1号着陆点出现了几米宽的不稳定材料的漂移。

同样由于VL-1登陆点不是一个典型的稳定结构，我们可以期盼在其它地点漂移范围会更大，为了获得岩石样品可能需要移动几十米。

如果登陆车有某些避免石块的终端制导系统，这个问题可能会更严重。

因此，移动100还是会有中等程度的风险出现没有岩石的情况。

（需要再次强调火星与月球在这方面的巨大差异。

月球上的松散碎片主要为撞击形成的岩石碎片。

大多数岩石碎片的化学及矿物结构未发生改变，所以它们可以代表其原来所在的地质单元。

从而月球上的松散碎片对于推想月球的地质历史而常有用。

火星则非常不同。

火星表面的松散碎片几乎是高度风化，因此提供了很少关于原生岩的化学及矿物学方面的信息。

松散的碎片由于风化形成细粒沉淀，所以它可以埋葬扔到登陆点的任何粗糙的、未风化的撞击碎片。

此外，在Viking登陆车所在地点没有出现基于表面取样期间的内聚力而形成的细碎材料样式的岩石碎片。

因此，火星表面的松散材料对于推想火星地质历史的作用是有限的）。

为确保在一个指定地点可以采集多种类型的岩石也需要机动性。

需要进行这种任务的机动性难以量化。

在地质边界位置的不确定性，通常有几公里。

熔岩流通常跨越几十公里。

为安全起见，椭圆形登陆将可能被完全放置在一个地质单元内。

如果没有地界标的跟踪，椭圆可能会跨越几公里，所以可能需要往返运动几公里从'安全'着陆点按照科学的方法去另一个更加有趣的地点。

因此，为了确保可以对两个地质单元进行采样，需要能够建议从不同的着陆点移动几公里的不同因素。

对于安全地点而言，需要移动几十公里以收集多种多样的地质单元及材料。

为了移动几十公里，探测器在温暖安全的区域应该可以移动的相对快一些。

如前所述，Viking登陆点处比火星的大多数地方的表面更不均匀。

因此，在岩石妨碍移动的范围内，在典型的登陆点需要具有比Viking登陆点的特征更强的机运性。

科学目的不需要在极限地形（例如距骨斜坡）、新鱼的熔岩流（如氨基酸）和沙丘背风坡的移动。

探测器通过能力前提前提1：有某种探测器标准来源于探测器通过能力的考虑有三类可以影响登陆车通过能力的危险：离散、统计和时间变量。

有些危害可能适用于多个类别，很可能在登陆前探测到的课堂上被列明。

离散变量：包括危险分离（例如块）nx的转弯半径（n>2）；和远程的线性障碍，如需要较远的探测器运动距离的断面。

统计变量：登陆点不超过无法通行斜坡的临界频率（临界频率=？），（无法通行的斜坡=？）；登陆点在临界比（比例1/斜坡），（水平表面1米高处）光滑，避免登陆点的具有很小的跳动的力量。

时间变量：避免已知会出现沙尘暴的登陆点，并避免登陆点所在位置的温度有损任务执行的登陆点。

例如，如果一个目标是利用遥感仪器来选择非冰样本，则登陆点则不能是靠近两极的地方可能会出现霜冻沉积的地方。

抽样策略和验证需要根据探测器上的遥感仪器决定在哪里取样、保留什么样的取样，遥感仪器位于卫星上，以前用于收集遥感数据和探测器仪器上的分析数据。

为采集更多的岩石样本，光谱和光学仪器将提供有关做出该选择的信息。

应作出一切努力采集可以采集到的光谱和各种形态的代表样品。

在某些罕见情况下，决定采集某个样品前，除了需要遥感数据外，还需要获取其它信息。

对于这些情况，最好是有能力在要取样的岩石上放置阿尔法质子X射线光谱仪（APXS）。

虽然这是获得所有取样的APXS数据的理想方法，但这样做被认为是不明智的，因为在样品采集上增加的复杂性和操作时间降低了登陆车的机动性，从而减少达到不同地质单位及获取多种样本的机会。

基于遥感信息、中子光谱仪数据和结合逸出气体分析仪的差分扫描热量仪（DSC/EGA）对于表面材料的分析，只在一些位置进行了松散材料的开沟或取心。

在收集需要返回地球的样品前进行这些分析。

该决定采取从深度和保留样本将主要基于对数码相机/特惠津贴，分析的结果。

这些分析将之前作出的对保留和采集样品返回地球。

对于返回地球的样品不需要做任何分析。

通过分析附近的样品将提供足够的信息来决定是否样本。

调用这一方针来加强简化样品采集过程。

这意味着对于部分正在进行分析、部分被保留以等待分析结果的样品上不必进行“分离”。

一旦已经采集带回地球的样品，并已经将该样品装入探测器的采样保存设备，样品将被保存并最终装入返回地球的Ascent航天器上。

换句话说，在取样点决定是否收集返回地球的样品，而不是在后来的某个时间。

这项政策旨在消除对复杂样品的处理，涉及在探测器上的临时存储和登陆车上的临时存储，这样，保留样品一段时间，等待保留或拒绝的决定。

含义就是说探测器要在每次往返过程中要具有随身携带过多保留采样的能力，在某些特殊情况会找到多余采样的情况（众所周知的恐龙骨）。

一种可能的替代政策是，该探测器将携带多个模块，这些模块适合Ascent飞行器上的样品罐，并可以决定不加载返回地球的某些模块。

探测器每次往返一次，要填满Ascent飞行器上大约三分之一的样本罐中剩余空间。

样品永远不会从Ascent飞行器中卸下。

这项政策有两个目的。

首先是不会由于反复插入和取出样品而造成样本罐损坏。

第二个目的是确保Ascent飞行器在被迫提前离开的情况下也会载有样品。

应使用一台摄影机记录所有采样过程，包括采样前与采样后，以及所有in situ分析的位置。

也应采集所有样品的光谱数据。

单独收集的样品应单独包装并加以标识。

探测器上的遥感技术遥感有两个功能。

第一是帮助探测器导航。

二是通过识别采样车视野内的材料的化学和矿物质差异以及刻画可能影响样品的物理进程来帮助样品的采集。

立体成像分辨率，100米时为10厘米；1米时为0.1厘米。

（这些分辨率为近似分辨率，做为一种指示，说明需要哪些东西）。

为用于导航及远距离大视野观察，相机的安装高度至少应距地面（待定）米。

这一科学要求是为了解释当地的地质学及认识采样及科学书面机会。

多光谱感知能力，波长范围为0.3至25微米空间和光谱分辨率，波长信道数，以及是否需要成像分光计或点分光计均待定。

这项可以可以以不同的方式来完成，如降序的渴望程度。

然而，空间分辨率、光谱分辨率和成像能力如果与其它能力平衡仍然待定。

一台有100多条光谱通道上述立体照相机能够按要求改变通道的数量（多光谱成像）。

上述立体照相机还可增加10条光谱通道，配备一个空间分辨率待定的点光谱仪，与照相机的分辨率相当，拥有至少20纳米（多波段成像加分光计）光谱分辨率。

立体摄像机上没有光谱辨识能力，但独立的点光谱仪加空间分辨率，使得相机可与至少拥有20纳米空间分辨率的照相机相媲美（单色成像加光谱仪）。

光谱仪的光谱分辨率独立点的能力。

需要多光谱能力来辨识周围材料矿物学和化学变化，并初步鉴定变化情况，主要是为了支持探测器往返规划和取样战略。

如前所述，采集样品的决定主要基于光谱数据。