Daha düşük maliyetli görevlerin darbeyi emmek için katlanabilir bir taban kullanarak güvenli bir şekilde iniş yaparak Kızıl Gezegenin yüzeyine ulaşmasını sağlayacak bir Mars iniş konsepti olan SHIELD’in bir örneği. Kredi: California Bilimler Akademisi
Deneysel SHIELD arazi aracı, bir arabanın buruşma bölgesi gibi sert bir darbeyi emmek için tasarlanmıştır.
<span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA has successfully landed spacecraft on Mars nine times, using cutting-edge parachutes, massive airbags, and jetpacks to safely touch down on the surface. Now engineers are investigating whether or not crashing is the easiest way to get to the Martian surface.
Rather than slow a spacecraft’s high-speed descent before touching down, an experimental lander design called SHIELD (Simplified High Impact Energy Landing Device) would use an accordion-like, collapsible base that acts like the crumple zone of a car and absorbs the energy of a hard impact.
By simplifying the harrowing entry, descent, and landing process, the new design could drastically reduce the cost of landing on Mars. It could also expand options for possible landing sites.
SHIELD, daha düşük maliyetli misyonların, darbe emici, çökebilir bir taban kullanarak Mars yüzeyini ziyaret etmesine olanak tanıyan bir Mars iniş konseptidir. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
SHIELD’in proje yöneticisi, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Lou Giersch, “Mevcut iniş sistemlerimizle milyar dolarlık bir gezici yerleştirmeyi riske atmak istemeyeceğimiz daha tehlikeli bölgelere gidebileceğimizi düşünüyoruz” dedi. “Belki bir ağ kurmak için bunlardan birkaçını erişilmesi zor farklı yerlere bile indirebiliriz.”
Araba Kazaları, Mars İnişleri
SHIELD’in tasarımının çoğu, NASA’nın Mars Sample Return kampanyası için yapılan çalışmalardan büyük ölçüde etkilenmiştir. Bu kampanyadaki ilk adım, hava geçirmez metal tüplerde kaya örnekleri toplayan Perseverance gezicisini içeriyor. Gelecekte, bir uzay aracı bu Mars örneklerini küçük bir kapsül içinde Dünya’ya geri taşıyacak ve ıssız bir yere güvenli bir şekilde iniş yapacak.
JPL’de SHIELD ekip üyesi Velibor Cormarkovic, bu süreç için yaklaşımları incelemek, mühendislerin genel fikrin tersine çevrilebilir olup olmadığını merak etmelerine yol açtı.
“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.”
SHIELD için bu prototip üssü – bir uzay aracının Kızıl Gezegene kasıtlı olarak çarpmasını ve darbeyi emmesini sağlayacak katlanabilir bir Mars iniş aracı – Mars’a inişle karşılaşacağı etkiyi tekrarlamak için 12 Ağustos’ta JPL’deki bir düşme kulesinde test edildi. . Kredi: NASA/JPL-Caltech
Teorinin pratikte gerçekten işe yarayıp yaramadığını test etmek için mühendislerin SHIELD’in iniş sırasında hassas elektronikleri koruyabildiğini kanıtlaması gerekiyordu. Ekip, Perseverance’ın numune tüplerinin sert bir Dünya inişinde nasıl duracağını test etmek için JPL’de yaklaşık 27 metre yükseklikte duran bir düşme kulesi kullandı. Yay fırlatma sistemi adı verilen dev bir sapana sahiptir ve bir nesneyi Mars’a iniş sırasında ulaşılan hızlarda yüzeye fırlatabilir.
Cormarkovic daha önce otomobil endüstrisi için çalışmış ve çarpışma mankenleri taşıyan arabaları test etmişti. 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.
Cormarkovic, “SHIELD için yaptığımız testler, kızak testlerinin dikey bir versiyonu gibi” dedi. “Fakat bir duvar yerine, ani duruş, zemine bir darbeden kaynaklanıyor.”
Ezici 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 bu düşme kulesi, bir Mars inişi sırasında karşılaşacakları kuvvetleri yeniden yaratarak, test maddelerini 110 mil hızla yere fırlatabilen bir yay fırlatma sistemi içeriyor. Kredi: NASA/JPL-Caltech
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 heyecanlıydı.”
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 gördü.
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.
uzay-2