Curiosity (MSL - Mars science laboratory)

[ptpc]

Veľmi pekne ukázaná funkcia prístroja ChemCam:

[Milanek]

Jak je to vlastně s tou vrtačkou ? můžou vrtat a odebírat vzorky ?

[Pospíšil]

Jak je to vlastně s tou vrtačkou ? můžou vrtat a odebírat vzorky ?

Poslední větší problém s vrtačkou nastal 1.12.2016 (sol 1536) anomálií na drill feed mechanismu. Od te doby vrtačka nevrtá a probíhá analýza problému a hledání řešení.

Vrtačka na Curiosity má v sobě 3 motorizované mechanismy, které potřebuje k vrtání:
1) drill spindle - otáčení vrtáku
2) drill percussion - příklep vrtáku
3) drill feed - posuv vrtáku
Každý z nich má elektromechanickou brzdu, jež brání tomu, aby daný mechanismus rozpohybovala činnost jiného motorizovaného mechanismu.
K tomu má ješte mechanismus na upínání výměnného vrtacího bitu (drill chuck) a mechanismus dvou opěrných stabilizátorů s kontaktními senzory (drill contact sensors and stabilizers).




Problémy s vrtačkou nastaly už dříve (sol 911) a týkaly se hlavně přiklepového mechanismu (zkraty). Proto se během solu 1536 poprvé pokoušeli vrtat bez příklepu, jen za použití rotace a přísuvu. Bohužel se ukázalo, že přisuv vrtáku směrem do kamenáho vzorku stojí - vrták se točí, ale nehne se z místa.

Analýza určila, že na vině je pravděpodobně brzda přísuvu, která se neotevřela a vřeteno vrtačky drží uzamčené na místě - pohyblivá čelist brzdy se nehýbe, buď z důvodu že jí něco blokuje (něco se uvnitř ulomilo, nebo vniklo něco z venku dovnitř) a nebo oba ovládací selenoidy brzdy nejsou schopny překonat sílu pružin, které drží pohyblivou čelist přitlačenou proti pevné čelisti brzdy.

Vyšetřování příčin a hlavně hledání cesty jak problém odstranit nebo ho obejít, trvá na zemi velmi dlouho. Je to z toho důvodu, že kompaktní vrtačka s velmi hustou stavbou všech mechanismů neumožnila zabudování více senzorů, které by hlídaly kde co a pomohly by podrobné analýze problému. Takže je to o teoretické analýze a ověřování stylem pokus, omyl. Navíc, hledání řešení musí být velmi opatrné, aby nebyla žádná část vrtačy, otočné hlavy s přístroji ani robotická paže přetížena nebo přehřáta přes konstrukční limity, aby se nespálilo vinutí žadného motoru, nebo selenoidu, aby zkrátka nový opravný postup nezpůsobil ještě víc škody než užitku.

Tento postup byl nalezen a začali testovat přímo na Marsu pomalé pohyby přisuvnéo mechanismu tam a zpět bez vrtání. Už to začínalo vypadat slibně, Ale...
V březnu, konkrétně 29. (Sol 1651) byl odebírán vzorek písku lopatkou z duny Ogunquit Beach a během jeho prosévání v Chimra se objevil ještě další a větší problém s posuvem vrtáku - nešel vysunout do koncové polohy. Příprava sypkého vzorku z lopatky byla zastavena a nebyl dopraven do analyzátorů. Nastalo další vyšetřování a hledání řešení.

Když je mechanismus přísuvu tak problémový, rozhodli se vyzkoušet vrtání s plně vysunutým vrtákem, tj. bez pevné opory otočné hlyvy s přístroji proti vrtanému kameni, přičemž o přísuv se postará robotická paže. Kvůli nucené přestávce během konjunkce se až 9. srpna inženýrům podařilo vyjet s vrtákem do krajní polohy 110 mm "do záběru" a to pravděpodobně pouze díky poloze paradoxně vrtákem k obloze.



Nový způsob vrtáni dostal název FED (feed-extended drilling) a je poměrně riskantní, jelikož nezaručje takovou stabilitu cele soustavy paže-otočná hlava-vrtačka-vrták. Může to mít za následek křivé vrtání a zlomení vrtáku, větší opotřebení vrtáku, poškození kloubů na robotické paži, atd. Také kvalita otvoru nebude stejná, jako v minulosti.
To, co teď hodlají vyzkoušet se dá přirovnat k tomu, jako byste dříve vrtali se strojní stojanovou vrtačkou s příklepem do upnutého výrobku a teď se pokusíte vzít ruční vrtačku bez příklepu a budete volně vrtat bez opory a pevného vedení vaší ruky. Může se stát, že se celá Coriosity během vrtání pohne - kola na písku podklouznou vlivem vibrací při vrtání a na paži to bude znamenat extra boční sily - vrták v otvoru se tak může zaseknout a nemusí být možné vyndat ho ven, atd ...
Rizika tu tedy jsou, ale vrtání by mělo fungovat.

Co je horší je ten fakt, že vrtací bit procházi skrtze sběrnou komoru, kde se shromažďuje odvrtaný prach, který se po ukončení vrtání přesunuje dál do přesívacího mechanismu pro přípravu vzorku k analýze. A na to přesunutí je potřeba mít vrtací vřeteno zasunuté dozadu, mimo záběr do materiálu. Což nepůjde. Už nechtějí riskovat a s posuvem vrtáku vůbec hýbat.

Takže jak dopravit vzorek do analyzátorů? Uvažují o tom, že by vrtačku přemístili přímo nad otvor násypky do SAM a pustili opačné otáčení vrtáku. Tím by se odvrtaný prášek měl vysypat ze sběrné komůrky skrze šroubovici vrtáku rovnou do vědeckého přístroje, bez přesívání a dávkování v mechanismu Chimra. Tento způsob nazvali FEST (feed-extended sample transfer). Zatím se všechny vzorky kamene při vrtání s přiklepem drtily pěkně na jemný prášek, ale na dalších lokalitách tomu tak být nemusí a v odvrtaném vzorku mohou být i větší úlomky, které nebudou odseparované přesíváním a mohou se nědke zaseknout a něco ucpat. Další riziko.
Další problém je dávkováni - tímto stylem dopravy vzorku se bude jen velmi těžko hlídat, kolik materiálu do citlivého vědeckého přístroje robot nasype.
Je to divočina, ale moc jiných možností jim nezbývá.

Teoreticky by šlo vyvrtaný materiál vysypat na zem a zkusit nabrat lopatkou. Pohyb lopatky je ale velmi pomalý a nabrat velmi malou hromádku sypkého materiálu ze země je skoro nemožné. Nasypat vzorek na písečnou dunu a odebrat lopatkou smes písku a kamenné drti je zase nevhodné z pohledu průkaznosti výsledku laboratorního rozboru.

No a kdy poprve zkusí FED/FEST vrtání? Ještě se neví. Curiosity teď bude šplhat na Vera Rubin Ridge a inženýři budou ověřovat další parametry nových metod použití vrtačky. Takže nevíme.
Curiosity už více než 2x překročila svou "záruční dobu", funguje více než 5 let a provádí věci, které žádný jiný robot nikde a nikdy před ní nedělal. Takže mějme strpení, v JPL se nevzdávají bez boje, dalšího vrtání se dočkáme, ale až si budou zcela jistí, že jsou dobře připraveni.

Zdroj

[Milanek]

perfektní díky

[ptpc]

Aj ja ďakujem za vyčerpávajúce informácie!

[petrsida]

I za mě díky, zrovna před týdnem jsem si taky vzpomněl, že nevím, jak to vypadá

[Pospíšil]

Rádo se stalo, pánové.
Pro "velký úspěch" to vyjde jako článek na blogu, asi v pondělí ráno.

[Milanek]

ještě malá dodatečná otázka - kolik vzorků z kolika možných už otestovali tj. nakolik % už je laboratoř "ojetá" ?

[petrsida]

Vrtu je cca 10 až 12 + nějaké vzorky dun, rozhodně není analyzátor za hranou životnosti

Jak se ale říká, vše zlé k něčemu dobré, alespoň mohou vylepšit konstrukcí pro rover 2020

K tomu vrtání a sypání vzorků bez prosetí, zas tak bych se velkých částic nebál, sedimenty v Gale jsou jemnozrnné a vrták je namele na prach, prostě takhle je to lepší, než nic

Napadají mě i postupy, jak se případných větších zrn zbavit, věřím, že to bude fungovat

[Pospíšil]

ještě malá dodatečná otázka - kolik vzorků z kolika možných už otestovali tj. nakolik % už je laboratoř "ojetá" ?

Nemam cas to hledat, ale zkus to najit tady: https://www.reddit.com/r/science/commen ... tists_and/
nebo tady: https://ssed.gsfc.nasa.gov/sam/