InSight työläisee laskeutuakseen Marsille. Avaruusalus lähestyy ja laskeutuu kokeillulla ja totta menetelmällä, mutta vaikka NASA on vetänyt tämän tempun aiemmin, kymmenien asioiden on kuljettava tarkalleen oikein tulon, laskeutumisen ja laskeutumisen (EDL) aikana, jotta InSight saapuu turvallisesti Punaisen planeetan pinta.
Klo 14.47 EST maanantaina 26. marraskuuta InSight-laskuri osuu Marsin ilmapiirin yläosaan, noin 125 kilometriä (70 mailia) pinnan yläpuolelle, matkalla nopeudella 5.5 km sekunnissa (12 000 mph). Veneen ablatiivisen piidioksidin lämpösuoja nousee yli 1 500 celsiusasteen lämpötilaan - tarpeeksi kuuma sulamaan terästä. Noin kolme ja puoli minuuttia ilmakehän pääsyn jälkeen, avaruusalusta on edelleen haavoittuva maanpinnan ylääänenopeudella. Laskuvarjo käyttää hidastamaan niin paljon kuin mahdollista, lämmönvaippa räjähtää ja avaruusalus alkaa etsiä maata tutkalla. Noin kuusi minuuttia ilmakehään iskun jälkeen laskeutuja erottuu takakuorestaan - matkalla vielä noin 180 mph - ja ampuu retroraketit tuodakseen loput matkalle kotiin koskettaen karkeasti minuuttia myöhemmin.
Jos kaikki menee oikein - kun insinöörit valvovat ohjausnäyttöjä ”seitsemän minuutin terrorin aikana”, kun et pysty ohjaamaan kaukaista alusta reaaliajassa - InSight tulee levätä Elysium Planitiassa maanantaina kiitospäivän jälkeen ja valmistautuu aloittamaan seismologian ja Marsin sisäinen lämpö. NASA voi mukautua siinä, että tällaiset laskut ovat onnistuneet aiemmin, mutta kun yrität laskeutua veneelle miljoonien mailien päässä, sitä on mahdotonta valmistautua jokaiseen tilanteeseen.
(Emily Lakdawalla planeettayhteisöstä) Aina Marsin lasku lähestyy, avaruusfanit saavat korvan tilastoja. Ennen Curiosityn laskeutumista ”yli puolet kaikista Mars-operaatioista on epäonnistunut.” Ennen ExoMarsin käynnistämistä Euroopassa ”enemmän operaatioita on epäonnistunut: 28 floppia verrattuna 19 onnistumiseen.” ExoMars-kiertäjän onnistumisen jälkeen, mutta sen laskuri ei ( ainakin, ei kokonaan): "Noin kymmenestä Marsiin käynnistetystä robottilaskurista ja rover-operaatiosta vain seitsemän on onnistunut."
Tilastot ovat dramaattisia, mutta heidän kertomansa tarina on vähän päivätty. 1900-luvun loppupuolella tapahtui mahtava epäonnistumisten ajo - Mars 96, Mars Observer, Mars Climate Orbiter ja Mars Polar Lander tappiot ovat edelleen kiinni. Mutta vaikka Venäjä ei ole koskaan onnistunut saavuttamaan täydellistä menestystä Marsissa, NASA, Euroopan avaruusjärjestö (ESA) ja Intian avarustutkimusjärjestö (ISRO) ovat kaikki melko naulaneet kiertoradan lisäyksiä Marsiin vuodesta 2000 lähtien. Kiinassa, Intiassa ja Japanissa on toiset Marsiin sidotut tehtävät töissä, ja Yhdistyneet arabiemiirikunnat suunnittelevat ensimmäistä, puhumattakaan useiden yksityisten yhteisöjen tavoitteista.
Marsin kiertoradan lisäyksistä on tullut suhteellisen rutiinia 2000-luvulla, mutta Marsin laskeutumiset ovat edelleen vaikeimpia syvän avaruuden tehtäviä, joita koskaan on yritetty. ESA: n kahdessa onnistuneessa kiertoradalla oli molemmat pienet laskeuttajat, joita ei koskaan kuultu kosketuksen jälkeen, vaikka ExoMarsin Schiaparelli-laskulaite palautti tiedot melkein pintaan.
Kolme asiaa tekee Marsin laskeutumisesta huomattavasti vaikeamman kuin kuun lasku - tai maan laskeutuminen. Ensinnäkin, toisin kuin kuu, Mars on liian kaukana, jotta maassa oleva ihminen voisi olla silmukassa laskuyrityksen aikana. Aika, joka kuluu signaalin kulkemiseen Marsista maahan ja takaisin, ei ole koskaan alle yhdeksän minuuttia ja on yleensä paljon pidempi, joten siihen mennessä voimme kuulla ja vastata signaaliin, että avaruusaluksemme on osunut ilmakehän huipulle, lopputulos on tavalla tai toisella jo tapahtunut.
Toinen ongelma on Marsin ilmapiiri. Siellä on sekä liikaa että liian vähän. Maapallolla, kun astronautit ja näytekapselit palaavat avaruudesta, voimme suojata avaruusaluksia lämpösuojaten takana ja käyttää ilmakehän kitkaa hidastamaan ultraäänikulkuneuvojen äänenopeuksia. Kun liekkiosa on ohi, voimme yksinkertaisesti hypätä laskuvarjolla nopeuden vähentämiseksi edelleen ja ajautua lempeälle (tai ainakin selviytyvälle) maa- tai vesipisteeseen.
Marsin ilmapiiri on tarpeeksi paksu tulisen pääsyn aikaansaamiseksi, joka vaatii lämpösuojuksen, mutta se on liian ohut, jotta pelkkä laskuvarjo voi hidastaa saapuvaa avaruusalusta turvalliselle laskunopeudelle. Kun Curiosity iski Marsin ilmakehän huipulle vuonna 2012, se matkusti nopeudella 5.8 kilometriä sekunnissa (13 000 mph). Kun lämpökilpi oli tehnyt kaiken kykenevänsä, avaruusalus kihni edelleen maata kohti nopeudella 400 metriä sekunnissa (895 mph). Curiosityn laskuvarjo pystyi hidastamaan ja pystyi hidastamaan sitä, mutta vain nopeuteen 80 metriä sekunnissa (179 mph). Maan lyöminen tällä nopeudella ei ole mahdollista, jopa robotille.
Ilmattomassa maailmassa, kuten kuussa, lämpösuojuksia ei tarvita ja laskuvarjoilla ei ole mitään hyötyä. Mutta älä pelkää, meillä on ollut tekniikka kuun laskeutumiseen 1960-luvulta lähtien: ota joitain raketteja ja osoita ne alaspäin, poistaen veneen nopeuden.
Ilmapiiri tekee asioista Marsissa kuitenkin hieman vaikeampia. Kun liikkuva ilma on lisätekijä, ennakoimattomat tuulet voivat lisätä yhtä arvaamattoman vaakatason nopeuden laskevaan avaruusalukseen. Tästä syystä Marsin laskualueilla on oltava matala alueellinen kaltevuus. Korkeat vaakasuuntaiset tuulet ja korkeat rinteet saattavat sijoittaa laskeuttajan huomattavasti kauempana maasta tai lähempänä maata kuin odottaa - ja jompikumpi tilanne voi johtaa katastrofiin.
Kuva NASA: n InSight-laskimesta, joka on laskeutumassa Marsin pinnalle. (NASA / JPL-Caltech) Joten Marsin laskulaite tarvitsee kolme tekniikkaa päästäkseen pintaan: lämpösuoja, henkilökohtaisesti käytettävä laskuvarjo ja retrorockets. Viking-matkat Marsiin 1970-luvun puolivälissä. Valmisteltu kokeilla käynnistämällä laskuvarjoja suborbitaalisiin raketteihin sen varmistamiseksi, että ne pystyvät täyttämään ilman silppumista äänenopeudella nopeammalla. Kaikki sittemmin onnistuneet Marsin laskeutumiset (kaikki NASA) ovat luottaneet laskuvarjoihin, joilla on Vikingin perintö. Viime aikoina NASA on työskennellyt uuden pyrkimyksen kehittää hidastustekniikoita, jotka kykenevät laskeutumaan Viking-koettimia raskaammille avaruusaluksille - pyrkimys, joka alun perin ei ollut onnistunut ja johti katastrofaalisesti silputtuihin laskuvarjoihin. (Viimeaikaiset testit ovat toimineet paremmin.)
Pitäen kaiken tämän mielessä, mitä me tiedämme siitä, mikä meni pieleen äskettäin epäonnistuneiden Marsin laskujen yhteydessä? Kahdesta heistä - Mars Polar Lander ja Beagle 2 - voimme vain spekuloida. Avaruusaluksella ei ollut kykyä lähettää reaaliaikaista telemetriatietoa laskeutuessaan. Mars Polar Lander -häiriö opetti NASA: lle tärkeän oppitunnin: Jos haluamme oppia jotain epäonnistumisistamme, meidän on kerättävä niin paljon tietoja kuin pystymme vikakohtaan saakka. Siitä hetkestä lähtien, kun Mars Polar Lander törmäsi pinnalle vuoden 1999 lopulla, jokainen Marsin laskeutin, paitsi ESA: n Beagle 2, on lähettänyt tietoja välityskentälle, joka tallensi raa'at radiosignaalit tulevaa analyysiä varten vikaantumisen varalta.
Nykyään Marsilla on monia kiertäjiä, joten voimme tehdä vielä paremmin. Siellä on aina yksi kiertäjä, joka kuuntelee ja nauhoittaa jokaista viimeistä radiosignaalin laskeuttajalta, vain onnettomuuden sattuessa. Ja siellä on yleensä toissijainen kiertäjä, joka ei vain kuuntele signaalia, vaan dekoodaa sen ja välittää tiedot maapallolle niin nopeasti kuin hidas valon kulku sallii. Tämä ”taivutetun putken” tiedonsiirto on antanut meille adrenaliinirei'itetyn, reaaliaikaisen kuvan Marsin laskeutumisyrityksistä.
Marsikartta, joka näyttää NASA: n kaikkien seitsemän onnistuneen laskeutumisen sijainnin yhdessä InSightin laskeutumispaikan kanssa Elysium Planitian tasaisella alueella. (NASA) Kun InSight laskeutuu, Marsin tiedustelupalvelun harjoittajan on tallennettava telemetria tulevaa leikkausta varten, jos yritys epäonnistuu. InSight on kuitenkin tuonut mukanaan kaksi pientä avaruusmatkustajaa: MarCO CubeSats, joka on vain noin kolmen metrin pituinen saadakseen reaaliaikaista tietoa laskeutumisesta. Mars Cube One -alusta on kaikkien aikojen ensimmäinen planeettojenvälinen CubeSats. Jos alus onnistuu, maailma saa reaaliaikaiset raporttinsa InSightin laskeutumisesta, ja pienet avaruusrobotit tasoittavat tietä tuleville, tiukempiin ja halvempiin matkoihin Marsiin.
Mutta toistaiseksi kaikki silmät ovat InSightissa. NASA on onnistuneesti laskeutunut Marsille seitsemän kertaa, ja ennen kuin kuukausi on loppunut, avaruusjärjestö yrittää saada siitä kahdeksan.
Emily Lakdawalla on Planeettayhdistyksen planeetta-evankelista ja yhteiskunnan neljännesvuosittain ilmestyvän The Planetary Report -lehden toimittaja. Hänen uusi kirja on uteliaisuuden suunnittelu ja suunnittelu: Kuinka Mars Rover suorittaa tehtävänsä .
Uteliaisuuden suunnittelu ja suunnittelu: kuinka Mars Rover suorittaa tehtävänsä
Tämä kirja kuvaa monimutkaisimman koneen, joka on koskaan lähetetty toiselle planeetalle: Curiosity. Se on yhden tonnin robotti, jossa on kaksi aivoa, seitsemäntoista kameraa, kuusi pyörää, ydinvoima ja lasersäde päässä. Kukaan ihminen ei ymmärrä kuinka kaikki sen järjestelmät ja instrumentit toimivat. Tämä olennainen viittaus Curiosity-tehtävään selittää jokaisen roverin järjestelmän takana olevan tekniikan, rakettikäyttöisestä jetpackista radioisotooppiseen termoelektroniikkageneraattoriin ja sen veljetaltaan monimutkaiseen näytteenkäsittelyjärjestelmään.
Ostaa
