˘ ˇ ˆ · 12 Curiosity: Vitals Curiosity Height: 2.2 m 2.2 m Kobe Bryant 1.4 m Mass: 899 Kg 6...

Post on 30-Sep-2020

1 views 0 download

transcript

1

������������� �������������������������������������������

�� ������!�����"����#���$����������%�����&���� �����'��������� �

���������$�������&���� ����

#����(&�)*+,)-�� '�������������������������������������������������

"����&�#����

��������)*+,���� �����'��������� ��������������������������������.�/������

2

�� �!����

$�������!�������

0����!���

$����1�������

�#�����������

2�����������

#���������

��.��$��.��

#��.�������

������������ ����������

����������� �������� ������������

�����������������������������������

����������������� ���������

����!���"����������#����������������

����!���"����������� ���������

����!���"����������#�������������

����!���"�����������

�������� ����$"��� �%�������

���������3�������

��������������4 ���������������+-&�)**5

��&������'()*��� �+�����������$���+��"��� ������%������&�������&��",��- ���

3�'16

���������3������ �����������������

#6"

$��066$

�# 27�"�'"�

#�1'6

$�7�0�86

��#

4

. ����������������

. ����������������������� ���

. �����������������/�����$��/ 9�������������$��������������:

. ��������������������������

. ��������������0������$�����

. 3�����%������������'���������

. �����������������

. ��������������

;7��'"6

5For Planning & Discussion Purposes Only

�������������%�������A Mobile Geochemical and

Environmental Laboratory

A Robotic Field Geologist

• Long life, ability to traverse many

miles over rocky terrain

• Landscape and hand-lens imaging

• Ability to survey composition of

bedrock and regolith

• Ability to acquire and process dozens of

rock and soil samples

• Instruments that analyze samples for

chemistry, mineralogy, and organics

• Sensors to monitor water, weather, and

natural high-energy radiation

6

Ten Instruments

NASA/JPL-Caltech

����������������

��������������

�� ��������

���������������������

�� ���������������� ���

��� ��� ����!����

�������������

�"#���������� ��$�

������������

����������

��!!���� %������&��

7

������������$�����

REMOTE SENSING

Mastcam (MSSS) - Color and telephoto imaging, video,

atmospheric opacity

ChemCam (LANL/CNES) – Chemical composition; remote

micro-imaging

CONTACT INSTRUMENTS (ARM)

MAHLI (MSSS) – Hand-lens color imaging

APXS (Canada) - Chemical composition

ANALYTICAL LABORATORY (ROVER BODY)

SAM (GSFC/CNES) - Chemical and isotopic composition,

including organics

CheMin (ARC) - Mineralogy

ENVIRONMENTAL CHARACTERIZATION

MARDI (M. Malin, MSSS) - Descent imaging

REMS (Spain) - Meteorology / UV

RAD (SwRI) - High-energy radiation

DAN (Russia) - Subsurface hydrogen

Rover Width: 2.8 m

Height of Deck: 1.1 m

Ground Clearance: 0.66 m

Height of Mast: 2.2 m

DAN

REMS

ChemCamMastcam

RAD

MAHLI

APXS

Brush

Drill / Sieves

Scoop

MARDI

SAM

8

Mars Exploration Family Portrait

9

24

16

10

Mars Pathfinder and Sojourner (1997)

11

All in the Family…

��������+���

�����0& ���������%

�����$���������%

12

Curiosity: Vitals

Curiosity

Height: 2.2 m 2.2 mKobe Bryant

1.4 m

Mass: 899 Kg 6 Shaqs 1221 Kg

Speed: 0.14 Km/hr4 cm/sec

47 cm/secTortoise

200 Km/hr

Wheel Diameter:

0.5 m Shaq’s Shoe Size 0.4 m

13

Curiosity 2010: First Driving Test

14

���������60��<������

= 8����=

15

The SEVEN Minutes of Terror!!

16

• The MMRTGprovides:– ~110 watts of

electrical power– 2000 watts of

dissipated heat • Life well in excess of

mission requirements• Utilized on several

deep space exploration missions.

Multi-Mission RTG-Radioisotope Thermoelectric Generator

1724

Gale Crater and Mount Sharp

Landing Target

18

Heat Shield – here I come….

19

�������������� ��������������������

20

������������ �����������$����

��������.�������������0������������

����������������9)***�>:

�7'�6�����6

�;86�

06�6"������6

36����3'6�0

�6�;�36��

21

������0�������������6����������?

Coldest HottestEarth -89 C

Antarctica57 C

Death Valley, CAMars -140 C 20 C

Spacecraft in Space -160 C(Shade)

120 C(Sun Side)

Space -273 C na

Environmental Boundary Conditions

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Tim e (LMST)

Tem

pera

ture

, C

Tgnd

Tamb

Tsky

22

����������������������� ����������

. 0�������������������������@�����������/ �0�����$�� ��%�������12)'*������3(��4�+$ ��$���������$��5��/ ��������-��������16'(((�75��$���� �$�"��"$��4����$+�"��&������/ ��������&��$�8$�������+��"��"�����$�����/ ����� �+�����%����� ����"�� ����1"��+��$�����4��$����"5

Environmental Boundary Conditions

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Tim e (LMST)

Tem

pera

ture

, C

Tgnd

Tamb

Tsky

23For Planning & Discussion Purposes Only

������������$�������4'� ����� ����������������������������

Spirit & Opportunity2003

Sojourner1996 Curiosity 2011

�6��9)**,:&�+A*�.�������&�3�����/����

� ������9+--B:&�+)�.�������&�$��������

����9)*++:&�C-**�.��$���9�=++� ����:;)�'��������

24

>���7�����$��������������D

• Advantages of MPFL-HRS when compared with traditional spacecraft thermal control technologies:

• Scalability of heat rejection capacity

• Ability to accept and reject heat at multiple locations

• Flexibility in locating heat dissipating equipment

• Adaptability to late changes in spacecraft design

• Have increasingly been used recently (last 15 years) at JPL to solve complex thermal control problems

• Mars Pathfinder (Cruise)

• 2x Mars Exploration Rovers (Cruise)

• Mars Science Laboratory (Cruise + Rover)

25

�����������������/�����$��

26

Cruise Radiator(split flow)

Transfer Lines

RoverRAMP HXCH

MMRTGHeat Exch

Rover SystemHeat Exchanger

Cruise Pumped Fluid Loop (CHRS)

Rover System Fluid Loop (RHRS)

Cruise HRSRadiators

MMRTG

Loop controls both Avionics and Payload

zones

Windbreaker Windbreaker

Descent Stage: TWTA, SDST, DPAM,

DPA & DPFA

Cruise Stage: CIPA, CPA, CPAM, DSS

����3������ �������������

27

Simultaneously collect heat from MMRTG and reject wasteheat to either the Cruise Loop or directly to Martian

environment depending upon mission phase

�������������$���������������������������

Deployed Rover

28

3���0�����������������= �3��

29

��������������������0���������

� $������ ���������E�'(������)'(���� ���=������������������EF)((�������!�2))� ���������������<�����G���������E �����%�

+ �-�%� %�4�9�����+ :���;�����4������ �- ��4�+ 0��$��

� >�.���� �����E� �!�2))4��� �� ��2)<(���

;����� �� �������98�������:�

�������������9C)**� ����%��:

30

������������$���%�������

�'$���/H������ �

������ ��/H�3�����%���������$����������%������������0"�����

31

�'$�H�'$���0����������!����

�'$�

�'$��

32

'$���<�3�����%H'����������H

'$��

'$���'����������

33

�����$��� ����������� �����$���

• Journal Bearings

• Hydro-Dynamically Lubricated

• 12,000 rpm

• 250 g

• All Stainless Steel Construction

• Permanent Magnet Embedded in Rotor

• Hall Sensors and Rotating Magnetic Field in Stator

• Pacific Design Technologies (PDT) Manufacturer

34

. �%� ������+�"����"�����������������������������)= �������+�������$�����+�������������+����

'= ! 0� ���������� ��&�����""�$���+�� ���%����& �"����

*= �&�0������ �"���$"��%���� �-�������&"�+��

3= ��������+��"�������$���+����$���"�� ���

1�����������������0������$����

35

• Several significant changes had to be made in the HRS design

3���'������������������������ �

36

��������������������� �3��H�3���

���������������8�� ����9������$����:

�������������������9��� ����$����:

37

'���������� ��HI

38

�����������%��� ��������� �

39

��.�����������4 ������8

40

������.��GG�������8

41

����������E�"���%���)B&�)*++

8��??

42

. � ����&$�&��-��$�������������������1'>)5����������1'�&$�&�5��+�� �$�"�

. �+����+-���$�������+ ������� �����&$�&�����&����������"�� ��&

. �����",$&�&$�&������"�� ��&�-��$������+�������$�%��+�$�-,��+����������"�"�",

. ?�����"��%� ��&�����&������%�������� ���������0&"��

3���;���������������������H������

43

�����3���$��������0�����������

43

Pressure closely followed predictions - No leaks at all

44

������3���$��������0�����������

44

Pressure closely followed predictions - No leaks at all

45

�����3������������������������0�����������

Nearly Constant RAMP Temps.

46

• The Curiosity rover has been on the surface of Mars for about 10 months since its landing on August 5th,– It landed in spring at the Gale landing site and is in the summer

• The active fluid loop has performed extremely well in all phases – Cruise, EDL, and Surface Operations

•• All fluid loop components (pumps, accumulators,

control valves, heat exchangers etc.) have performed well and are close to prediction made by the post-test correlated thermal models

����������;���������������$�� ������

47

�����������������������������������

48

. ��� ���������������8$��@�$�2�+2�����0A������������%� %������+�"������,��������������+��� ���� �

. ������"����������+��������������4�+ �����������������4�����������$�������%����&�����

. �������������������4��"��$ 4�������$"��������$���

. B�����& �8$�",�0&���������%�+���-������

. 7�,�" �� ��-�������%����C�� �-��$++�"�����"��$ �����������%����D��%�"��

. �������$ ������ ������", �$�0&"���&�� ��

. �$ ��2���"�& ������%������������$���+���$"��++���

. �������� 4�&�%��"4����������&������,��

������� �������3���6J����������

��!���"��� ����+����%

����!�"$����"��� ���������

�� ������4����� ��+$����%��

�&�0������4�+������$�����4��

�$�&������ ��4���� ��E4�+ 0� ���4�9�����+ ;������

? �-�4�+ 0� ���4��- ���

������4���� ����4����-�����=4��"��4���$���� �

������������,&��$&�+���%���0�����

49

��������

. �����%D�������"�� ���������� �8$�������$���������$+�"��&������"�$ �������-������!��

. �%� ���%��"����!������ ��"��� �����-��% �&�������������$�����$������� �"���� �������+������%��&�����

. ������%���!����������� ��"���"�$�-� �&�%�-���+������$�������+$�$�F������������4�����"�� ���� ���4������� �������������

50

���������������������

September 2010Thermal Subsystem

MSL 2011May contain Caltech/JPL proprietary information and be subject to U.S. Government Export Laws; US recipient is responsible for the compliance with all applicable U.S export regulations.

J. Lyra 50/29

51

����3���'����������������� 90����%���+,&�)**K:

������������

�����

������

����������� �������

�������

��������

����������

���������

����������

�� ���!

��������

������

" ���!����!�

�������� �

��� �������

������!!!

������!��

���#��!���

���!��$#���� #��$%� ��$����

52

���������������������

For Planning & Discussion Purposes Only

53

���������$� ���

�8';"'�

�63�"'�� $�;$7��';"

C�+**���������%��������������������.����������� ����

�36���� �2��6��

�63�"'���

"�8'���';" ��������6�6;�

��������'��';"���������

6�

$;>6�

6� 6�