Повысит ли научную ценность циркулярная пила на одной руке и мастерок на другой на марсоходе Mars 2020? [закрыто]

Разве циркулярная пила на одной руке и мастерок на другой на марсоходе Mars 2020 не добавят научной ценности?

Каждый тип вещей, которые вы можете сделать, имеет «научную ценность», даже если это доказывает, что изучение чего-то не очень хорошая идея; просто научиться этому на Земле дешевле.

Циркулярная пила на телескопической стреле, способная врезаться в твердую почву под разными углами, и мастерок для удаления рыхлой почвы на другой стреле с обеими стрелами на передней части марсохода могли бы удовлетворить это требование.

Размер, вес и мощность (SWaP) учитываются для вещей на борту космического корабля, которые меньше, чем датчик изображения. Циркулярная пила по определению на 60% бесполезна , вы не можете использовать половину ее, но она весит в два раза больше полезной режущей кромки. Телескопическое приспособление добавляет больше веса, как и телескопическая лопата, чтобы преследовать его; также есть механизм черпания и упаковки, который не нужен для корончатого сверла.

Вот так выглядит пила на телескопической насадке, способная резать скалу:

Можно было бы придумать пилу меньшего размера, но вы по-прежнему можете резать только около 40% диаметра пилы.

Конечно, у марсохода уже есть коронка, но она предназначена для отбора проб с использованием очень продвинутых технологий и требует очень осторожной работы.

В pdf-файле, на который вы ссылаетесь: « ROPEC — ROtary PERcussive Coring Drill for Mars Sample Return », объясняется:

«Конструкция сверла ROPEC основана на предыдущих буровых системах , таких как Mini Corer, Corer Abrader Tool и SASSI Drill, и улучшена для достижения легкого, компактного и высокопроизводительного механизма .

...

Буровой станок ROPEC разработан для поддержки подхода «Один долот — один керн» при доставке проб породы в контейнер для возврата проб. В этом методе для сбора каждого возвращенного керна породы используется одно буровое долото, как показано на рис. 1. После того, как керн отделяется от основной породы и захватывается буровым долотом, все долото доставляется в образец и хранится внутри него. кэш в закрытом корпусе, чтобы в конечном итоге вернуться на Землю. Этот метод упрощает процесс укладки керна за счет устранения дополнительных механизмов, необходимых для извлечения керна из бурового долота и помещения его в герметичные контейнеры».

Он вырезает образцы керна почти на всю глубину сверла и хранит керны «класса А» нетронутыми. Нет передачи или загрязнения. Также легко менять биты на различную твердость и плотность, максимально избегая разрушения.

Вывод связанной статьи: «Роторная ударная буровая установка для колонкового бурения представляет собой легкий, похожий на полет, прототип буровой системы с пятью приводами, предназначенный для сбора кернового материала из горных пород с целью возврата проб Марса. Буровая установка ROPEC предназначена для интеграции с « Один бит-один керн» подход к возврату образцов с поверхности Марса. Бур ROPEC имеет ряд различных насадок, которые расширяют его возможности, включая истирание горных пород, чистку щеткой, получение порошка и реголита, а также просмотр кернов горных пород для целей сортировки образцов.

...

Буровая установка ROPEC недавно была интегрирована с роботизированным манипулятором с пятью степенями свободы и системой мобильности и продемонстрировала стыковку с прототипом долота, получение бурового долота, бурение и получение образца керна, а также доставку долота к прототипу образца. Кэш. Аналогичным образом демонстрировались все навесные приспособления для бурения с одной и той же платформы».

Хотя может потребоваться улучшение, выбор циркулярной пилы или корончатого сверла кажется вполне обоснованным.

Попытка выпилить пирамиду из пирамид пилой диаметром чуть больше 40 см потребует 5 уровней пропилов по 20 см, всего 88 маленьких пирамидок по 4 пропила в каждой - всего 352 пропила, с припусками на центр.

Если вы сделали это с 4 корончатыми сверлами с удлинителями диаметром 6 дюймов, 5 1/2 дюйма, 4 дюйма и 3 1/2 дюйма, ваше последнее сверло на пятом уровне могло вытащить керн диаметром 3 дюйма; всего 5 Вам не только придется хватать и бросать каждую пирамиду, но и существует реальная опасность упасть в яму, чего не произошло бы с отверстием диаметром шесть дюймов.

Кроме того, не только более половины веса лезвия теряется на поверхности лезвия, не участвующего в резке, но вы срезаете в три раза больше породы только для того, чтобы разрезать пирамидальную часть. Даже с одним слоем есть 20 разрезов, что в 24 раза больше материала. Износ оборудования и энергия, необходимая для такого неэффективного использования, могли бы окупить буровую установку.

Если бы вы вырезали полумесяцы, вам было бы лучше, чем вырезать клинья, но это не более эффективно, чем круглое отверстие. Прямая линия ступенчатых отверстий поможет вам быстрее погрузиться глубже.

Для этой цели у марсохода уже есть коронка : она бурит верхние слои и обнажает лежащие под ними породы. Большим преимуществом дрели перед лопатой является то, что дрель может проходить через (большинство) пород, тогда как лопата может только соскребать рыхлый щебень.

Лопата — неточный инструмент: вы проводите линейкой по земле. Глубина этого прямого края ограничена самой высокой частью твердой породы. Скала, как правило, неровная, поэтому вместо того, чтобы обнажить скалу, вы обнажаете одну вершину и оставляете слой почвы/песка/и т. д. повсюду.

В следующем разрабатываемом марсоходе (ExoMars 2020) снова используется бур. Этот может достигать глубины 2 м , намного глубже, чем любое землеройное оборудование, достаточно маленькое, чтобы поместиться на вездеходе.

Циркулярная пила, которая может резать камень, нуждается в водяном охлаждении, что нецелесообразно для современных вездеходов. Удаление рыхлого щебня циркулярной пилой — очень грязный процесс, вы в конечном итоге покроете весь вездеход пылью и галькой. Что еще более важно, вы будете разбрасывать щебень по всей области, разрушая контекст вашего образца.

Использование циркулярной пилы для удаления верхнего слоя камня сложно: вам нужно сделать несколько вертикальных разрезов, и последний разрез должен быть под углом. Затем вам нужно вытащить свободный клин камня из отверстия, в котором он находится.

Мне кажется, гораздо проще иметь бур, который пробурит верхний слой в нетронутую породу. При опорожнении буровой установки (LIFO) первозданная порода выходит первой и может быть помещена в систему анализа проб, верхний слой находится в верхней части буровой установки и выходит последним.

Это также позволяет вам анализировать как верхний слой, так и слои под ним, потому что вы обычно не знаете заранее, какие породы старые, а какие новые.

Если бы вы использовали циркулярную пилу, вам нужно было бы использовать алмазную циркулярную пилу. Подобно типу, используемому пробирными лабораториями и компаниями по разведке полезных ископаемых или горнодобывающими компаниями, когда они разрезают образцы керна пополам вдоль.

Проблема с использованием пилы в том виде, в котором вы предлагаете, заключается в том, что это создаст блоки, которые будет трудно соскрести, особенно если они все еще прочно прикреплены к основной геологии.

Возможно, было бы лучше адаптировать горную головку, используемую комбайнами непрерывного действия на некоторых угольных шахтах.

В качестве альтернативы, возможно, лучше будет приспособить буровое долото для удаления более твердой почвы или камня.