Opomba urednika: To objavo gostov je napisal Andy Tomaswick, inženir elektrotehnike, ki sledi vesoljski znanosti in tehnologiji.
Ena izmed tehnično najtežjih nalog vseh prihodnjih misij s posadko na Mars je varnostno spraviti astronavte na tla. Kombinacija visoke hitrosti, potrebne za krajše potovanje po vesolju, in veliko lažjega marsovskega ozračja ustvarja problem aerodinamike, ki je bil doslej rešen samo za robotska vesoljska plovila. Če se bodo ljudje nekega dne sprehodili po prašni površini Marsa, bomo najprej morali razviti boljše tehnologije za vstop in pristanek (EDL).
Te tehnologije so del nedavnega srečanja Konference in pristopi k raziskovanju Marsa, ki je potekal od 12. do 14. junija v Houstonu, in se osredotočil na najnovejši napredek tehnologij, ki bi lahko rešili problem EDL.
Med množico tehnologij, ki so bile predstavljene na sestanku, se zdi, da večina vključuje večplastni sistem, ki obsega več različnih strategij. Različne tehnologije, ki bodo zapolnile te stopnje, so deloma odvisne od misije in vse še potrebujejo več testiranja. Trije od najpogosteje obravnavanih so bili hipersonski napihljivi aerodinamični deceleratorji (HIAD), nadzvočni retro poganjalec (SRP) in različne oblike aerobrakinga.
HIAD-ji so v bistvu veliki toplotni ščiti, ki jih pogosto najdemo številne vrste kapsule za ponovno spremljanje, ki se uporabljajo v zadnjih 50 letih vesoljskih poletov. Delujejo z veliko površino, da ustvarijo dovolj povleka skozi ozračje planeta, da bi potovalno plovilo upočasnilo do razumne hitrosti. Ker ta strategija že leta tako dobro deluje na Zemlji, je naravno tehnologijo prevesti na Mars. Vendar obstaja težava s prevodom.
HIAD se zanašajo na zračni upor zaradi svoje sposobnosti upočasnjevanja plovila. Ker ima Mars veliko tanjšo atmosfero od Zemlje, ta odpor ni niti približno tako učinkovit pri upočasnitvi vstajanja. Zaradi padca učinkovitosti se HIAD-ji štejejo za uporabo le z drugimi tehnologijami. Ker se uporablja tudi kot toplotni ščit, ga je treba pritrditi na ladjo na začetku ponovne priprave, ko zračno trenje povzroči množično segrevanje na nekaterih površinah. Ko se vozilo upočasni na hitrost, pri kateri ogrevanje ni več problem, se HIAD sprosti, da bi drugim tehnologijam omogočil, da prevzamejo preostanek zavornega procesa.
Ena od teh drugih tehnologij je SRP. V mnogih shemah je SRP po izpustu HIAD v prvi vrsti odgovoren za upočasnitev plovila. SRP je vrsta tehnologije pristajanja, ki jo običajno najdemo v znanstveni fantastiki. Splošna ideja je zelo preprosta. Isti tipi motorjev, ki pospešujejo vesoljsko plovilo, da bi hitro dosegli hitrost na Zemlji, se lahko obrnejo in uporabijo za zaustavitev te hitrosti ob doseganju cilja. Če želite upočasniti ladjo, bodite pri ponovni vkrcanju obrnjeni originalni raketni ojačevalniki ali oblikujte rakete, usmerjene naprej, ki bodo uporabljene le med pristankom. Kemična raketna tehnologija, potrebna za to strategijo, je že dobro razumljena, vendar raketni motorji delujejo drugače, ko potujejo z nadzvočno hitrostjo. Potrebno je opraviti več preskušanja za načrtovanje motorjev, ki lahko prenesejo napetosti takšnih hitrosti. SRP uporabljajo tudi gorivo, ki ga bo plovilo moralo prevoziti na celotni razdalji do Marsa, zaradi česar je njegova pot dražja. SRP-ji večine strategij se tudi v času spuščanja odpravijo na neki točki. Odločitev teže in težavnost nadzorovanega spuščanja, ko sledite stebru plamena do pristajalnega mesta, pripomoreta k tej odločitvi.
Ko spodbujevalniki SRP odpadejo, bi v večini modelov prevzela tehnologija aerobrakinga. Pogosto razpravljana tehnologija na konferenci je bila balota, kombinirani balon in padalo. Ideja te tehnologije je zajeti zrak, ki se mudi mimo pristajalnega plovila, in ga uporabiti za polnjenje balluta, ki je privezan na plovilo. Stiskanje zraka, ki se zaletava v ballut, bi povzročilo segrevanje plina, kar bi ustvarilo balon z vročim zrakom, ki bi imel podobne lastnosti dviganja kot na Zemlji. Ob predpostavki, da se v baloto pusti dovolj zraka, bi to lahko zagotovilo končni pojem, ki je potreben za rahlo spuščanje pristajalnega plovila na marsovsko površino, z minimalnim stresom na obremenitev. Vendar bi celotna količina, s katero bi ta tehnologija upočasnila plovilo, odvisna od količine zraka, ki jo lahko vbrizga v svojo strukturo. Z več zraka pride do večjega balluta in več napetosti na materialu, iz katerega je balluta izdelana. Glede na to ga ne štejemo za samostojno tehnologijo EDL.
Te strategije komaj opraskajo površino predlaganih metod EDL, ki bi jih človeška misija lahko uporabila na Mars. Radovednost, najnovejši rover kmalu pristane na Marsu, uporablja več, vključno z edinstveno obliko SRP, znano kot Nebesni žerjav. Rezultati njegovih sistemov bodo znanstvenikom, kot so tisti na konferenci LPI, pomagali določiti, kateri nabor tehnologij EDL bo najučinkovitejši za vse prihodnje človeške misije na Mars.
Napis s svinčeno sliko: Umetnikov koncept hiperzvočnega napihljivega aerodinamičnega deceleratorja, ki upočasni vstop zraka v vesolje. Zasluge: NASA
Naziv druge slike: Nadzvočni curki se sprožijo pred vesoljskim plovilom, da bi vozilo zaviralo med vstopom v marsovsko ozračje pred naletom padala. Na sliki je Mars Science Lab na Mach 12 s štirimi nadzvočnimi retropropulzivnimi curki. Zasluge: NASA
Vir: Koncept LPI in pristopi k raziskovanju Marsa
