NASA, uzay aracını yüzeye güvenli bir şekilde yerleştirmek için son teknoloji paraşütlere, devasa hava yastıklarına ve jetpack’lere güvenerek Mars’a dokuz kez başarıyla dokundu. Şimdi mühendisler, Mars yüzeyine ulaşmanın en kolay yolunun çarpmak olup olmadığını test ediyorlar.
Bir uzay aracının yüksek hızlı inişini yavaşlatmak yerine, SHIELD (Basitleştirilmiş Yüksek Etkili Enerjili İniş Cihazı) adlı deneysel bir iniş tasarımı, bir arabanın buruşma bölgesi gibi davranan ve sert bir çarpmanın enerjisini emen akordeon benzeri, katlanabilir bir taban kullanacak. .
Yeni tasarım, zorlu giriş, iniş ve iniş sürecini basitleştirerek ve olası iniş alanları için seçenekleri genişleterek Mars’a iniş maliyetini büyük ölçüde azaltabilir.
SHIELD’in proje yöneticisi, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Lou Giersch, “Mevcut iniş sistemlerimizle milyar dolarlık bir gezici yerleştirme riskini almak istemeyeceğimiz daha tehlikeli bölgelere gidebileceğimizi düşünüyoruz” dedi. “Belki bir ağ kurmak için bunlardan birkaçını, erişilmesi zor farklı yerlere bile indirebiliriz.”
Araba kazaları, Mars inişleri
SHIELD’in tasarımının çoğu, NASA’nın Mars Sample Return kampanyası için yapılan çalışmalardan ödünç alınmıştır. Bu seferdeki ilk adım, hava geçirmez metal tüplerde kaya örnekleri toplayan Perseverance gezicisini; Gelecekteki bir uzay aracı, bu örnekleri küçük bir kapsül içinde Dünya’ya geri taşıyacak ve ıssız bir yere güvenli bir şekilde iniş yapacak.
JPL’de SHIELD ekip üyesi Velibor Ćormarković, bu süreç için yaklaşımları incelemek, mühendislerin genel fikrin tersine çevrilebilir olup olmadığını merak etmelerine neden oldu.
“Dünya’ya sert bir şey indirmek istiyorsanız, neden Mars için tersini yapamıyorsunuz?” dedi. “Ve eğer Mars’a sert bir iniş yapabilirsek, SHIELD’in daha yoğun atmosfere sahip gezegenlerde veya uydularda çalışabileceğini biliyoruz.”
Teoriyi test etmek için mühendislerin SHIELD’in iniş sırasında hassas elektronikleri koruyabildiğini kanıtlaması gerekiyordu. Ekip, Perseverance’ın numune tüplerinin sert bir Dünya inişinde nasıl dayanacağını test etmek için JPL’de bir düşme kulesi kullandı. Yaklaşık 27 metre yüksekliğinde olan bu araç, bir Mars inişi sırasında ulaşılan aynı hızlarda bir nesneyi yüzeye fırlatabilen, yay fırlatma sistemi olarak adlandırılan dev bir sapana sahiptir.
Ćormarković daha önce otomobil endüstrisinde çalıştı ve çarpışma mankenleri taşıyan arabaları test etti. Bu testlerin bazılarında, arabalar yüksek hızlara çıkan ve bir duvara veya deforme olabilen bariyere çarpan kızaklarda sürüyor. Pruva fırlatma sistemine benzer bir sapan kullanmak da dahil olmak üzere kızakları hızlandırmanın birkaç yolu vardır.
Ćormarković, “SHIELD için yaptığımız testler, kızak testlerinin dikey bir versiyonu gibidir.” Dedi. “Fakat bir duvar yerine, ani duruş zemine bir darbeden kaynaklanıyor.”
Büyük başarı
12 Ağustos’ta ekip, SHIELD’in katlanabilir zayıflatıcısının tam boyutlu bir prototipi ile düşme kulesinde toplandı – darbeyi emen ters çevrilmiş bir metal halka piramidi. Zayıflatıcıyı bir kıskaç üzerine astılar ve bir uzay aracının taşıyacağı elektroniği simüle etmek için bir akıllı telefon, bir radyo ve bir ivmeölçer yerleştirdiler.
Yaz sıcağında ter içinde, SHIELD’in yavaşça kulenin tepesine yükselişini izlediler.
JPL’deki bir başka SHIELD proje üyesi olan Nathan Barba, “Geri sayımı duymak tüylerimi diken diken etti” dedi. “Tüm ekip, prototipin içindeki nesnelerin çarpışmadan sağ çıkıp çıkamayacağını görmek için heyecanlandı.”
Sadece iki saniyede bekleme sona erdi: Yaylı fırlatıcı SHIELD’ı saatte yaklaşık 110 mil (saatte 177 kilometre) hızla yere çarptı. Bu, Mars atmosferine girdiğinde saatte 14.500 mil (saatte 23.335 kilometre) olan ilk hızından atmosferik sürüklenmeyle yavaşlatıldıktan sonra bir Mars iniş aracının yüzeye yakın ulaştığı hızdır.
Önceki SHIELD testlerinde toprak bir “iniş bölgesi” kullanılıyordu, ancak bu test için ekip, Mars’ta bir uzay aracının deneyimleyebileceğinden daha sert bir iniş oluşturmak için yere 2 inç (5 santimetre) kalınlığında bir çelik levha koydu. Yerleşik ivmeölçer daha sonra SHIELD’in yaklaşık 1 milyon Newton’luk bir kuvvetle çarptığını ortaya çıkardı – ona karşı 112 tonluk çarpma ile karşılaştırılabilir.
Testin yüksek hızlı kamera görüntüleri, SHIELD’in hafif bir açıyla çarptığını, ardından ters dönmeden önce yaklaşık 3,5 fit (1 metre) havaya sıçradığını gösteriyor. Ekip, önceki testlerde herhangi bir sıçrama olmadığı için çelik levhanın sıçramaya neden olduğundan şüpheleniyor.
Prototipi açıp simüle edilmiş elektronik yükü aldıktan sonra ekip, yerleşik cihazların – hatta akıllı telefonun – hayatta kaldığını buldu.
Giersch, “Hasar gören tek donanım, endişelenmediğimiz bazı plastik bileşenlerdi.” Dedi. “Genel olarak, bu test bir başarıydı!”
Sonraki adım? 2023’te bir arazi aracının geri kalanını tasarlamak ve konseptlerinin ne kadar ileri gidebileceğini görmek.