这个使用了 20 年的火星轨道飞行器还剩多少燃料?

设计、建造和发射航天器非常昂贵。这就是为什么 NASA 的火星任务在设计时就希望它们能持续尽可能长的时间——就像著名的机遇号火星车,它本应持续 90 天,但最终却成功地持续了 15 年。任务持续运行的时间越长,它可以收集的数据就越多,我们可以从中学到的东西也就越多。

环绕火星的轨道飞行器以及探索其表面的漫游车都是如此,例如 2001 年发射的火星奥德赛太空船,它已经在火星轨道上运行了20 多年。但是轨道飞行器不可能一直运行下去,因为它最终会耗尽燃料,因此准确计算出还剩下多少燃料很重要——但结果也比美国宇航局工程师预期的要复杂。

这幅插图描绘了 NASA 的 2001 火星奥德赛轨道飞行器。任务团队在 2021 年的大部分时间里都在评估轨道飞行器上还剩下多少推进剂,并得出结论认为它至少可以在 2025 年之前保持活跃。
这幅插图描绘了 NASA 的 2001 火星奥德赛轨道飞行器。任务团队在 2021 年的大部分时间里都在评估轨道飞行器上还剩下多少推进剂,并得出结论认为它至少可以在 2025 年之前保持活跃。NASA /JPL-Caltech

奥德赛开始时使用了将近 500 磅的联氨燃料,尽管去年看起来航天器的运行燃料比预期的要少得多。

棘手的问题是没有简单的方法可以读出剩余的燃料量,因此工程师使用诸如加热油箱并查看达到温度所需的时间等方法,这表明内部有多少质量。这种方法曾被用于计算剩余燃料的少量,因此要么是航天器泄漏,要么是测量错误。

“首先,我们必须验证航天器是否正常,”美国宇航局喷气推进实验室的奥德赛项目经理约瑟夫亨特在一份声明中说。 “在排除泄漏的可能性或我们燃烧的燃料比估计的多之后,我们开始研究我们的测量过程。”

在检查了系统之后,该团队发现问题与航天器如何升温和冷却有关。由于电子设备需要保温才能在寒冷的太空环境中正常运行,因此奥德赛使用加热器为包括油箱在内的部件保温。但是这些加热器也在加热油箱内的燃料,所以当团队进行热测量以估计剩余燃料时,看起来里面的燃料比实际少。

“我们的测量方法很好。问题在于,奥德赛号上发生的流体动力学比我们想象的要复杂得多,”奥德赛号任务经理贾里德·考尔 (Jared Call) 说。

好消息是,考虑到热量,奥德赛号至少还剩下 9 磅燃料,这应该至少能持续到 2025 年底。因此奥德赛号将能够继续观测火星,甚至可能达到 25-周年纪念日。

“这有点像我们的科学发现过程,”Call 说。 “你探索一个工程系统,却不知道你会发现什么。而且你看的时间越长,你就越会发现你没有想到。”


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