Blog del equipo Mastcam-Z: ¡Tenemos
hardware de vuelo!
Shaun Jordan está soldando un
microchip en la placa de ensamblaje de electrónica digital Mastcam-Z mientras
mira a través de un microscopio. Esta placa se colocará dentro del M2020 Rover
y a partir de febrero de 2021 almacenará las imágenes Mastcam-Z inmediatamente después
de que la cámara tome fotografías del paisaje marciano, el cielo y el M2020
rover.
Los ingenieros de diseño
tuvieron que dibujar, medir y describir cada pequeño detalle de las partes
mecánicas (de metal) y ópticas (de vidrio), así como también cómo se deben
fabricar cada parte y cómo deben ensamblarse todas las piezas. Esto no es tan
sencillo como parece. Estas son máquinas de alta precisión diseñadas a medida
que deben sobrevivir no solo al ensamblaje sino también al lanzamiento, al viaje
en el espacio profundo, al aterrizaje en Marte y a muchos años de tomar
fotografías con las cámaras en Marte. Una vez que lo lanzamos, no hay mecánicos
o ingenieros para ajustar o arreglar nada.
Una medida adicional de
diversión en el diseño de las cámaras Mastcam-Z es que albergan una cantidad
significativa de piezas móviles para permitir su zoom, enfoque y capacidades de
rueda de filtro. Muchas de estas partes debían diseñarse y fabricarse con una
precisión más pequeña que el grosor de un cabello humano. No debe haber polvo
ni ningún otro residuo en lugares donde las tolerancias sean tan ajustadas, por
lo que el trabajo con el hardware debe realizarse en salas limpias especiales.
¡Imagina tener que cortar metal y moler vidrio con ese tipo de precisión! Para
obtener piezas de esta calidad diseñadas a medida, tuvimos que buscar y
trabajar con fabricantes en muchos lugares diferentes, lo que presentó su
propio desafío de seguimiento, coordinación y garantía de calidad. Después de
ser fabricado, probado y verificado, cada una de las partes de la cámara se
envió a Malin Space Science Systems para su ensamblaje en nuestras
instalaciones en San Diego, dónde ponemos las piezas a extensas pruebas antes
del montaje.
MSSS / Mike Ravine. PARTES DE MASTCAM-Z. Algunas de
las muchas piezas mecánicas que se necesitan para armar una cámara Mastcam-Z.
Hay cientos de componentes
de hardware para ensamblar constantemente, con cuidado, sin modificar ni dañar
ninguna pieza.
A medida que armamos el
instrumento, realizamos pruebas exhaustivas de los componentes individuales. A
medida que se ensamblan en unidades más grandes llamadas subconjuntos y
ensamblajes, también se prueban. Eso es seguido por una batería intensiva de
pruebas finales de las cámaras integradas, justo antes de que se envíen al JPL
de la NASA. Todo esto tiene que hacerse exactamente bien (preferiblemente la
primera vez). Una forma en que nos preparamos para armar los preciosos
instrumentos de vuelo es construir un Modelo de Calificación de Ingeniería. La
unidad EQM, como lo llamamos, está diseñada y construida de forma idéntica a la
unidad de vuelo (la que se enviará a Marte).
MSSS / Mike Ravine. GRUPOS ÓPTICOS MASTCAM-Z
Grupos ópticos del modelo de calificación de
ingeniería completados, fotografiados justo antes del ensamblaje. G1 = sección
óptica del Grupo 1; FG = Grupo de enfoque; G3 = Grupo 3; ZG1, ZG2 = Zoom Grupo
1, 2; G6 = Grupo 6, FW = Rueda de filtro.
MSSS / Mike Ravine. MODELO DE CALIFICACIÓN DE
INGENIERÍA MASTCAM-Z CON ARNÉS
Completo Modelo de Calificación de Ingeniería con
zoom, filtro de enfoque y conjunto de rueda de filtro.
Hay una serie de ventajas
para construir un EQM, que incluye una práctica para la fabricación y el
montaje. Es una buena idea practicar sus procedimientos cuando trabaja en estos
niveles precisos; De esta forma, puede hacer actualizaciones para aclarar o agregar
información adicional la primera vez, para que pueda ejecutar completamente sin
problemas la real construcción. Si algo no funciona al 100%, el equipo tiene la
oportunidad de realizar un cambio en el diseño o el procedimiento de
ensamblaje. Una ventaja adicional es que podemos realizar pruebas exhaustivas
en una unidad que es idéntica a la unidad de vuelo, pero sin poner en peligro
ni desgastar las cámaras que irán a Marte.
También construimos la
unidad EQM para demostrar que el diseño de la cámara funcionó según lo
previsto. A continuación puede ver los resultados de las primeras pruebas
realizadas con EQM.
Durante la prueba, los
ingenieros no pudieron determinar si el rendimiento de las cámaras era el
esperado, por lo que fue un poco agotador.
ASU / MSSS. FOTO DE FIRST LIGHT PARA EL MODELO DE
CALIFICACIÓN DE INGENIERÍA MASTCAM-Z
Una versión JPEG de la foto "Primera luz" de
una cámara con zoom. Esta foto del Modelo de calificación de ingeniería
Mastcam-Z muestra un objetivo de prueba de laboratorio que se utiliza para
evaluar el contraste y la calidad de imagen de la cámara en diferentes
posiciones de zoom y enfoque.
ASU / MSSS / JPL-Caltech / Justin Maki
ACERCARSE AL MODELO DE CALIFICACIÓN DE INGENIERÍA DE
MASTCAM-Z
Esta foto animada muestra un ejemplo de Mastcam-Z
Engineering Qualification Model fotos de casas en una cresta distante fuera del
laboratorio de Malin Space Science Systems, Inc. en San Diego. La secuencia
muestra el campo de visión que se acerca desde gran angular a ángulo estrecho,
en toda la gama de ángulos de zoom que usaremos con las cámaras de vuelo en
Marte.
No fue hasta que los
ingenieros volvieron a entrar y pudieron examinar las imágenes en grandes
monitores en el laboratorio que pudieron hacer la siguiente afirmación:
"Las
imágenes del mundo real mostraron un rendimiento visualmente bueno en todo el
rango de zoom, lo que significa que el equipo Mastcam-Z demostró que el diseño
óptico de las cámaras es perfectamente utilizable".
Eso hizo felices a nuestro
investigador principal Jim Bell, a todo nuestro equipo y a los gerentes de la
NASA. Tenemos luz verde!!!!!
Mastcam-Z
Mastcam-Z es un
instrumento de imagen estereoscópico multiespectral basado en el exitoso
instrumento Mastcam en el rover Mars Curiosity de la NASA.
Las cámaras Mastcam-Z
tienen la capacidad de acercar, enfocar, adquirir datos a alta velocidad
(velocidades de video de 4 fotogramas por segundo o más rápidas para subtramas)
y almacenar grandes cantidades de datos en el almacenamiento interno. Estas
capacidades permiten a los investigadores examinar objetivos que de otro modo
están fuera del alcance del rover.
Las cámaras pueden
observar fenómenos dependientes del tiempo, como tormentas de polvo, los
movimientos de las nubes y los fenómenos astronómicos, así como las actividades
relacionadas con la conducción, el muestreo y el almacenamiento en caché.
Mastcam-Z ha mejorado las capacidades de imagen estéreo en comparación con el
Mastcam del rover del Mars Science Laboratory y el Pancam de Mars Exploration
Rovers. Mastcam-Z proporciona importantes avances en las capacidades de
navegación y colocación de instrumentos que ayudan a respaldar y mejorar las
capacidades de conducción y muestreo / exploración del rover Mars 2020.
Mastcam-Z tiene tres funciones principales para los
científicos:
1. Caracterizar la geomorfología general del paisaje, los
procesos y la naturaleza del registro geológico (mineralogía, textura,
estructura y estratigrafía) en el sitio del campo móvil.
2. Evaluar las condiciones atmosféricas y astronómicas
actuales, los eventos y las interacciones y los procesos superficie-atmósfera.
3. Proporcionar soporte operativo y contexto científico
para la navegación móvil, la ciencia de contacto, la selección de muestras, la
extracción y el almacenamiento en caché, y las otras investigaciones
seleccionadas de Mars-2020.
Fuente
Blog Mazcam-Z
MSSS / Mike Ravine
ASU / MSSS / JPL-Caltech /
Justin Maki
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