传感器以毅力的到来收集火星着陆的关键数据

“探戈三角洲。达阵确认。在火星表面安全地坚持下去，准备开始寻找前世的迹象。”六年多来，火星进入、下降和着陆仪器 2 (MEDLI2) 团队一直在等待听到这些话。

NASA 的毅力号火星车于 2021 年 2 月 18 日成功着陆，开始了对这颗红色星球的机器人探索。 MEDLI2 是火星车保护壳上的关键技术之一，有助于记录航天器的进入、下降和着陆 (EDL)。所有 MEDLI2 数据都存储在 Perseverance 上，以便在成功着陆后传输到地球。

MEDLI2 的作用是在毅力号穿越地球大气层期间收集有关恶劣环境的关键数据。它包括三种类型的传感器——热电偶、热通量传感器和压力传感器——在进入过程中测量极端热量和压力。它还包含电子设备和硬件，用于记录在进入和通过降落伞部署过程中所经历的热负荷和压力负荷。

MEDLI2 使用其测量结果来确定隔热罩和后壳上发生的加热和大气力。这两个组件共同组成了航空壳，在火星和 EDL 巡航期间，它容纳并保护了毅力号火星车。

MEDLI2 在“恐怖七分钟”（最后七分钟下降到火星）前五小时通电。这为 MEDLI2 的电子设备提供了时间来稳定温度并在进入之前测量初始条件。在团队收到 MEDLI2 成功激活的指示后，他们继续在进入前的五个小时海岸阶段监控传入的数据。

大多数 MEDLI2 传感器和主要电子设备都安装在 Mars 2020 隔热罩上。在超音速降落伞展开大约 10 秒后，MEDLI2 最后一次断电，因为它已经完成了它的工作。由于隔热罩的分离对于将毅力号火星车从入口车辆中取出至关重要，因此需要在分离前几秒钟关闭 MEDLI2，以防止出现任何电力问题。连接隔热罩和后壳的线束随后被火焰切割机烧断，隔热罩掉落。

Perseverance 在 EDL 期间实时返回“关键事件数据”。它包括 MEDLI2 数据的一个子集，它允许观察进入车辆在进入时所经历的情况。毅力号成功着陆三天后，剩余的 MEDLI2 数据传回地球，项目的下一阶段开始：数据分析和性能重建。

“返回的数据令人着迷。这就像鸟瞰飞行器壳在火星上空飞行时发生的事情。 MEDLI2 传感器信号非常清晰，我们可以立即找出有趣的现象和关键事件”，美国宇航局位于加利福尼亚硅谷的艾姆斯研究中心的 MEDLI2 首席研究员 Todd White 说。

从 MEDLI2 收集的数据还提供了测量值，这些测量值将用于确定 Mars 2020 进入飞行器飞过的大气特性。 MEDLI2 提供了必要的 EDL 观测数据，以了解 Perseverance 条目上还有多少余量，以及用于改进未来任务的预测模型和工具的数据。

在整个进入阶段记录的隔热板绝缘温度与进入预测一致。进入期间隔热罩中的峰值测量温度为 1830 °F (1000 °C)。这与估计的约 2550 °F (1400 °C) 的峰值隔热罩外部温度相关。

MEDLI2 还使用其嵌入式热电偶来确定有多少隔热罩保护绝缘材料可能已经烧掉或烧蚀。所有热电偶都经受住了进入加热脉冲，表明隔热罩烧蚀非常低。该观察结果可用于重新评估隔热罩所需的隔热量，以潜在地减少整体进入车辆的质量。

在同一阶段还测量了表面压力，隔热罩的峰值表面压力与团队的进入预测相匹配。 MEDLI2 选择了不同的传感器来专注于准确捕捉不同的飞行状态。一个传感器覆盖了最大表面压力的整个范围。其余六个隔热罩压力测量的范围可以更准确地捕捉超音速飞行状态期间的条件（从火星上声速的大约五倍到超音速降落伞的部署）。这些传感器与车载惯性测量相结合，可以进一步了解当大气密度变化和风的影响更加明显时进入车辆的表现。 MEDLI2 压力数据将用于改进未来 EDL 任务的建模方法。

MEDLI2 包括在 Mars 2020 进入飞行器后壳上的传感器，该区域迄今为止的观测有限。表面压力、绝缘温度和直接表面加热测量包括后壳传感器套件。了解进入车辆后部的表面压力有助于减小着陆足迹的大小。后壳绝缘温度数据在初始预测范围内，可用于减少建模不确定性。与隔热板一样，了解后壳隔热层的温度性能可能会导致后壳隔热层质量的减少。后壳的直接表面加热测量也有助于减少预测模型的不确定性。

MEDLI2 数据还包括一系列“内务管理”测量。其中包括对关键科学传感器的一些补偿温度测量。 Mars 2020 团队对这些管理数据中的大部分也很感兴趣，以帮助他们自己的 EDL 重建工作。部分内务测量包括 MEDLI2 支持电子设备内部的传感器（电压、内部温度、MEDLI2 心跳/时钟等）。

MEDLI2 团队将在接下来的六个月内继续分析数据，以完善 NASA 对火星大气层、极端进入条件以及 Mars 2020 航空壳对火星车的保护程度的了解。这些课程将立即对下一次火星任务，甚至是前往泰坦的任务有用。