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前所未見:Castrol 在火星上的新型洞察號 (InSight)

洞察號 (InSight) 火星車在火星地表的配置。圖片由 NASA/JPL-CALTECH/LOCKHEED MARTIN 提供
美國太空總署 NASA 的最新任務在 2018 年 11 月 26 日降落於火星。它的精密儀器正在對這顆紅色行星進行第一次徹底檢查。為了讓所有高科技零件在外太空順利運行,美國太公總署 NASA 再次 使用 Castrol 專業潤滑油系列

 

Castrol 產品已經為地球上的車輛以及引擎潤滑數十載。您可能不知道它們已從 60 年代起,為美國太空總署 (NASA( 的太空計劃機械裝置提供潤滑。為了探索太陽系,NASA 使用 Castrol 的 Braycote 系列產品於阿波羅登月任務、哈伯太空望遠鏡、眾多衛星、國際太空站、包括於 2012 年降落的好奇號 (Curiosity) 的各個火星車以及大多數太空人的太空衣中。

現在 NASA 再次需要 Castrol 來支持這個紅色星球的最新任務。火星車洞察號 (InSight) 於 5 月 5 日從加州升空,開始了其 3.01 億英里(或 4.85 億公里)的旅程,到達火星赤道上一個沒有描述的熔岩平原上的著陸點,該著陸點稱為 Elysium Planitia。 Castrol 產品在任何技術故障都可能導致任務中止的環境中,保持科學儀器應有的正常運作。

自 1960 年代以來,Castrol 潤滑油已用於 NASA 計劃和設備

這個任務目的為何?

洞察號 (InSight) 任務為派遣機器人探險者前往火星,以研究該星球的「內部空間」:以就是其地殼、地函和地心。透過研究內部結構和地質,NASA 正在尋找有關 40 億年前我們太陽系內部岩石行星形成的關鍵問題的答案。

 

您知道嗎?

 

洞察號 (InSight):該任務的名稱是使用地震勘調查、大地測量學和熱傳輸的內部勘探 (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) 的縮寫。

 

火星車的先進技術讓 NASA 能夠調查地表之下的狀況。他們將尋找形成類地行星過程的「指紋」:水星、金星、地球以及火星。

 

火星車高科技設備正在測量 火星內部的大小、結構和溫度。它還測量著火星在現今的構造活躍程度。火星車也測量稱之為「火星震」的內部地震活動力量和頻率,以及隕石撞擊行星表面的頻率。

 

太空潤滑油的需求是什麼?

簡單來說,地心引力減弱、極端溫度以及人類無法簡單地「去修復」有問題的零件,都讓火星成為潤滑油的棘手環境。每一項 Castrol 的產品都需要適合其應用、環境和任務所需的時間。而對於 NASA 的任務而言,Castrol 產品必須特別堅固耐用。

Castrol 業務發展經理 (Keith Campbell) 對太空為潤滑油製造商所帶來的挑戰略知一二,這是因為他已經與美國太空總署 NASA 合作過其他任務。「不是說想維修設備就可以簡單地維修,」Campbell 說,「所以 NASA 想使用他們知道可以成功運作的潤滑油。」 

 

在太空中漫遊 14 年後…

 

Castrol 早已被使用在之前的火星任務了。事實上其中一個火星車 - 火星機遇號 (Mars Opportunity) - 在 14 年後仍在火星上漫遊。它僅設計用於持續 90 天的任務,但現在它已在地表以外的地方走了比任何其他人造物體都更遠。

 

當金屬零件相互摩擦就會產生磨損,而這會導致零件退化並最終完全無法運作。火星的遙遠距離代表在為任務選擇潤滑油時,耐久性是關鍵。

 

火星上極端的溫度波動也帶來了挑戰,Castrol 潤滑油需要在極端條件下運作順暢。最關鍵的是隨著溫度的變化,潤滑油需要限制「放氣」或散發蒸氣。蒸氣會導致潤滑油中所有油份的流失,這也就代表了性能的下降,而且它會在表面附近形成冷凝水,而可能對敏感的儀器或周圍環境產生污染。

2018 年 5 月 4 日星期五,搭載 NASA 洞察號 (InSight) 太空船的 Atlas-V 火箭位於在加州的范登堡空軍基地 (Vandenberg Air Force Base)。圖片由 NASA/BILL INGALLS 提供

加州的第一次

 

火星洞察號 (InSight) 是第一個從加州范登堡空軍基地出發的任務。大部分的太空任務是從 NASA 位於佛羅里達州的甘迺迪航天中心 (Kennedy Space Centre) 出發,然後向東飛行。這是因為向東方發射將地球向東旋轉的動能增加到運載工具自身的推力上。但是洞察號 (InSight) 的火箭動力夠強大,可以從加州向南發射 - 而且范登堡基地今年有更多能夠發射的時段。

Campbell 將所謂的「放氣」過程比做「有點像油漆蓋子沒有完全蓋上,油漆會乾掉。同樣的過程也會在太空中發生,因為太空上是真空的」。若在太空中「放氣」,潤滑油可能會乾掉而且無法如其所願有效地完成任務。

 

「我們透過在極冷以及較熱的條件下工作的能力,以及在較熱的溫度下產生最少的放氣能力來定義好的太空潤滑油,」 Campbell 說。

 

但是在太空中操作所帶來的挑戰並不僅限於應對溫度的波動。潤滑油與火箭推進劑、氣體和其他化學物質接觸時必須是非反應性的,Cambell 說。這些潤滑油在面對惡劣的外太空要素時完全不能分解。

 

「透過我們的產品,我們將低溫性能和低放氣性完美地結合在一起,」 Cambell 說。「而這就是我們的競爭優勢。」

火星洞察號 (Mars InSight) - 如何運作

火星洞察號 (InSight) 火星車配備了最先進的科學技術 設備來進行研究。火星車的設備充滿了 移動零件,包括軸承、線性滑塊和齒輪。Castrol 產品可以使這些組件在火星惡劣的環境中運行。

  • 測量火星脈搏:地震儀

洞察號 (InSight) 的地震儀,SEIS(或內部結構的 地震實驗),是一個蘑菇形的設備,放置於火星的 表面。是為了測量火星的「脈搏」所設計,即測量 地震與隕石襲擊等震動。目標為了解 地表以下的狀況。SEIS 也 配備了可以測量風、壓力、氣溫以及 磁場的感應器。NASA 希望透過這些從 SEIS 得到的測量資料來了解 形成太陽系岩石行星的初始要材料。 SEIS 甚至可以找出那裡是否有液態水。

Castrol Braycote 潤滑油幫助 NASA 洞察號 (InSight) 火星車各零件在火星上順暢移動
  • 測量火星的溫度:熱流和物理性質探針

熱流和物理性質探針,或稱為 HP3,是一個向地下 5 公尺(16 英尺)挖洞的「鼴鼠」。它比任何以前的設備更探入火星,以測量來自該行星中心的熱量以及其中多少熱量流向火星外層。這些測量資料將幫助 NASA 確定火星是否由與地球和月球相同的材料構成,同時可能讓我們對火星如何形成有更多的認識。

  • 移動重物:機器手臂

火星車沒有工作人員將其設備拖到火星表面。所以洞察號 (InSight) 將會使用其儀器部署手臂 (Instrument Deployment Arm) 來卸載 SEIS 以及鼴鼠。機器手臂高 2.4 公尺(7.8 英尺)有 4 個馬達,用於連結肩膀、機器手肘和機器手腕的關節。臂裝式攝影機將幫助 NASA 的科學家了解它們在做什麼。手臂還配有帶有 5 個機械手指的抓鉤,用來抓緊每個硬體。