美国宇航局好奇号在这颗红色星球,尼古拉·戴维斯会谈一百万英里以外的科学家的实验室
2012年8月,世界期间举行了呼吸紧张7分钟的火星探测器“好奇号”降落在这颗红色星球。贵重货物,火星科学实验室(实验室),包含一系列工具来探测火星的地质和揭示地球是否曾拥有的宜居环境。背后的团队与韩剧的CheMin乐器,罗孚的million-mile旅程是经过几十年的工作。
CheMin(化学和矿物学的收缩)是一种便携式粉末x射线衍射、x射线荧光仪,火星岩石和土壤的样本,以确定其矿物组成。以及揭示它们的化学性质,CheMin还提供了关于它们的结构信息,揭示这些矿物质是如何形成和修改。例如,某些结构只形成高温高压的条件下,提供洞察地球历史的跌宕起伏。更重要的是,地球上某些矿物质被认为存在可能含有水分子的结构;检测这些将提供证据火星上曾有水存在。
火星矿物学
与x射线衍射CheMin的心,行星科学的职业生涯是一个真正的可能性对于那些培训工程,化学和地质学。虽然CheMin团队目前并没有任何纯粹的化学家,化学家们进入的一个令人兴奋的领域,尤其是与固态背景的研究。”我们几个地球化学有很多培训,真的很多我们做地质学家的是化学,”说大卫第一印第安纳大学的地质学教授,他加入了CheMin项目处于初期阶段。“我们花了很多时间试图了解固体阶段,我们发现火星上的矿物,我们试图解释过程从过去的矿物质,这就是化学和天然材料。
好奇心了
CheMin职业道路的设计师,就像乐器本身的设计,也许是最好的形容为非常规。项目的主要负责人,大卫•布莱克,花了20多年的乐器的想法在他的头脑中对航天器的地方。这可能有最长的记录怀孕乐器,“笑布莱克。
布莱克Nasa远非直接的路径。有地质本科生物学学位期间的研究方面,他把整个书的核心序列为地质项目的跟他去海在他在美国海军的军事服务。回到岸上,布莱克把本科,硕士和博士学位地质学。但当困难出现在找到布莱克和他的妻子工作在同一个城市,这对夫妇搬到了加利福尼亚,布雷克在表面科学公司找到了一份工作,工作时间长和电子显微镜。不是他的职业生涯的选择,但布莱克所说的,很少有你这样做你不学习的。
在发现它的美国宇航局艾姆斯研究实验室在加州正在寻找地质学家,布雷克写了建议和申请博士后。在艾姆斯,他曾在几个领域,包括星际尘埃的研究,在提出他的想法紧凑,便携式x射线衍射单元。
”我一直感兴趣的乐器,我已经建立了许多他们的实验室或空间,所以我当然喜欢,”反映了布莱克。但我也真的很喜欢只是发现的东西。创建的两个激情势均力敌CheMin乐器,随着早期原型证明承诺,这个概念了。但要让一个想法从地球到太空是一个艰难旅程——布莱克提出仪器1998年欧洲罗塞塔项目,然后火星探测器在最后赢得了一席之地好奇心。“你只需要完全固执和驱动的,”布莱克说。“你必须绝对相信你的想法当你开始因为其他人都不买。他的坚持得到了回报——1999年,使仪器更赢得了奖从研发杂志宣称的技术创新100强之一。
较小的步骤
菲力浦Sarrazin成为熟悉x射线衍射在材料科学博士学位,花上几个小时修复和调整他的实验。他的技能被布莱克招募他工作CheMin项目1995年,尽管Sarrazin没打算和职业发展中行星的乐器——“有点意外,”他说。Sarrazin卷入CheMin的设计以及开发技术和算法进行处理的数据。
Sarrazin做出了一个关键贡献在装备仪器使用谷物粉。通常情况下,晶粒尺寸小于10µm,类似于脸粉,是必需的,因为你需要一个非常细粉得到随机取向的晶体。但生产这样的粉末在火星将是极其困难的。Sarrazin意识到通过振动粗粉,可以实现必要的随机,使它可以使用样品直接从“好奇号”的演习。振动系统赢得了美国国家航空航天局2010年商业发明大奖。
Sarrazin面临的最大挑战之一,也是最小的:小型化。“我使用过的一切发展CheMin是一辆汽车的重量和大小的美国大冰箱,所以很远离任何行星任务的潜力,”他解释说。然而,他意识到可能的紧凑的应用x射线衍射仪器(CheMin仪器只有大约30厘米3),并开始一个公司,inXitu在2004年,。现在的公司,奥林匹斯山的一部分,是Sarrazin的主要焦点,使CheMin轻量级,便携式x射线衍射技术提供给地球上的科学家。应用包括快速分析的岩石和土壤的片段,以及识别假药。但是Sarrazin继续贡献CheMin项目,特别是在数据处理,同时也在开发其它行星工具寻找外星智慧研究所。
大图片
第一参与CheMin项目几乎从一开始,他的背景在x射线衍射和粘土矿物使他适合这个团队。
在地质学学士学位之后,第一搬到宾夕法尼亚州立大学,他进行博士学位的监督下杰出的科学家,乔治布林德利。哈佛大学三年的博士后,也从事x射线衍射,之前第一搬到了洛斯阿拉莫斯国家实验室,新墨西哥,在那里他呆了23年之久。
第一行星科学开始洛斯阿拉莫斯的兴趣,这在一定程度上要归功于科学组的近距离空间。我们会在一起,我们会问他们关于月球或火星的问题,因为他们发送探测器,他们会问我们问题地质和岩石和矿物,“第一回忆说。在微型x射线衍射装置开始工作之后,考虑到太空任务,第一布莱克和他的团队发现有类似的目标和组织在1992年加入军队。
当仪器被选为任务的好奇心,研究小组已经急剧扩大。现在CheMin项目涉及10多个科学家研究基地包括约翰逊航天中心和亚利桑那大学的,但是团队分散在多个站点没有问题。说我们有定期的团队会议,第一,但主要是我们通过电子邮件交流。随着项目的增长,每个科学家承担了特定的角色根据他们的技能和才能,但第一把项目的成功团队成员的广泛的科学背景。他们还没有集中在一个小的事情,“第一说。我们都知道大量的不同方面,和它的工作原理。
所有的辛勤工作和长时间后,CheMin仪器现在是一个无可争议的成功——它的第一个结果,揭示了2012年10月,显示某些像地球上的火山玻璃发现火星土壤样本。这几乎是可怕的效果这么好,”布莱克说。和所有的难忘瞬间CheMin项目提供了,接收最初的数据可能是迄今为止最令人难忘。我们打开数据文件,看了看,房间里,一半的人喊道“这工作!“微笑第一。“这是我职业生涯的一个亮点。
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