InSight intervine pentru o aterizare pe Marte. Nava spațială își va apropia și ateriza printr-o metodă încercată și adevărată, dar, deși NASA a tras această cascadă înainte, zeci de lucruri trebuie să meargă exact exact în timpul intrării, coborârii și aterizării (EDL) pentru ca InSight să poată ajunge în siguranță pe suprafața Planetei Roșii.
La 2:47 pm EST, luni, 26 noiembrie, debarcaderul InSight va lovi vârful atmosferei marțiene, la aproximativ 125 de kilometri (70 mile) deasupra suprafeței, călătorind la 5, 5 kilometri pe secundă (12, 000 mph). Scutul de căldură ablativ al ambarcațiunii va crește la o temperatură mai mare de 1.500 grade Celsius - suficient de fierbinte pentru a topi oțelul. La aproximativ trei minute și jumătate de la intrarea în atmosferă, nava spațială va fi încă dărâmată spre sol, cu viteze supersonice. O parașută se va desfășura pentru a decelera cât mai mult, scutul de căldură se va răzbi, iar nava spațială va începe să caute pământul cu un radar. După aproximativ șase minute de la lovirea atmosferei, landerul se va separa de cochilia din spate - încă circulă cu aproximativ 180 de mph - și își va trage rachetele retro pentru a-i aduce restul drumului spre casă, atingând aproximativ un minut mai târziu.
Dacă totul merge bine, în timp ce inginerii monitorizează ecranele de control în timpul celor „șapte minute de teroare”, în imposibilitatea de a conduce navele îndepărtate în timp real - InSight va veni să se odihnească în Elysium Planitia luni după Ziua Recunoștinței și să se pregătească să înceapă studierea seismologiei și căldura internă a lui Marte. NASA poate lua mângâiere în faptul că astfel de debarcări au reușit în trecut, dar când încercați să debarcați o ambarcațiune aflată la milioane de kilometri distanță, este imposibil să vă pregătiți pentru orice eventualitate.
(Emily Lakdawalla pentru The Planetary Society) Ori de câte ori se apropie o aterizare pe Marte, fanii spațiului obțin o informație de statistică. Înainte de aterizarea Curiosity, „mai mult de jumătate din toate misiunile Marte au eșuat”. Înainte de lansarea ExoMars a Europei, „mai multe misiuni nu au reușit: 28 de flopuri față de 19 succese.” După ce orbitorul ExoMars a reușit, dar landerul său nu a reușit ( cel puțin, nu în întregime): „Dintre cele aproximativ o duzină de misiuni robotizate de pământ și rover lansate pe Marte, doar șapte au reușit.”
Statisticile sunt dramatice, dar povestea pe care o povestesc este puțin datată. În ultima parte a secolului XX a existat o serie spectaculoasă de eșecuri - pierderile Marte 96, Mars Observer, Mars Climate Orbiter și Mars Polar Lander pierd încă. Dar, în timp ce Rusia nu a obținut niciodată un succes complet la Marte, NASA, Agenția Spațială Europeană (ESA) și Organizația Spațială de Cercetare Spațială Indiană (ISRO) au toate inserțiile orbitale cu cuie la Marte de pe Y2K. China, India și Japonia au a doua misiune legată de Marte în lucrări, iar Emiratele Arabe Unite planifică prima lor, ca să nu mai vorbim de ambițiile mai multor entități private.
Inserațiile de pe orbita Marte au devenit relativ de rutină în secolul 21, dar debarcările pe Marte sunt încă unele dintre cele mai dificile misiuni în spațiu profund care au încercat vreodată. Ambii orbiteri de succes ai ESA au inclus ambii minori care nu au fost auziți niciodată după atingere, deși proprietarul Schiaparelli de la ExoMars a returnat datele aproape la suprafață.
Trei lucruri fac o aterizare pe Marte mult mai dificilă decât o aterizare pe lună - sau o aterizare pe Pământ, pentru asta. În primul rând, spre deosebire de Lună, Marte este prea departe pentru ca orice om legat la sol să fie în buclă în timpul unei încercări de aterizare. Timpul necesar pentru un semnal pentru a călători de pe Marte pe Pământ și înapoi nu este niciodată mai mic de nouă minute și este de obicei mult mai lung, așa că, în timp, putem auzi și răspunde la un semnal că nava noastră spațială a ajuns în vârful atmosferei, rezultatul final, într-un fel sau altul, a avut deja loc.
A doua problemă este atmosfera lui Marte. Există atât prea mult, cât și prea puțin. Pe Pământ, când astronauții și capsulele de probă se întorc din spațiu, putem proteja navele spațiale în spatele scuturilor de căldură și să folosim frecarea intrării atmosferice pentru a încetini ambarcațiunile hipersonice la viteze subsonice. Odată ce partea cu flacără s-a terminat, putem pur și simplu să scoatem o parașută pentru a reduce și mai mult viteza și a merge în derivă către o atingere blândă (sau, cel puțin, supraviețuitoare) pe uscat sau apă.
Atmosfera lui Marte este suficient de groasă pentru a genera o intrare aprinsă, necesitând un scut termic, dar este prea subțire pentru ca o parașută singură să încetinească o navă spațială care intră într-o viteză de aterizare sigură. Când Curiosity a atins vârful atmosferei lui Marte în 2012, acesta a călătorit la 5, 8 kilometri pe secundă (13, 000 mph). Când scutul de căldură a făcut tot ce a putut face, nava spațială se tot zguduia spre pământ la 400 de metri pe secundă (895 mph). Parașuta curiozității ar putea și a făcut-o, încetinind-o, dar numai la 80 de metri pe secundă (179 mph). Lovirea la pământ la această viteză nu poate fi supraviețuită, nici măcar pentru un robot.
Pe o lume fără aer ca luna, scuturile de căldură nu sunt necesare și parașutele nu vă fac bine. Însă nu vă temeți, încă din anii ’60 avem tehnologia pentru aterizări lunare: luați câteva rachete și indicați-le în jos, anulând viteza ambarcațiunii.
Totuși, atmosfera face lucrurile puțin mai complicate pe Marte. Cu aerul în mișcare ca factor suplimentar, vânturile imprevizibile pot adăuga o viteză orizontală la fel de imprevizibilă unei nave spațiale descendente. Din acest motiv, regiunile de debarcare de pe Marte trebuie să aibă pante regionale joase. Vânturile orizontale înalte și pantele mari ar putea pune un pământ mult mai îndepărtat de sau mai aproape de pământ decât se așteaptă - și oricare dintre situații ar putea vrăji dezastru.
Ilustrația aterizării InSight a NASA, pe punctul de a ateriza pe suprafața lui Marte. (NASA / JPL-Caltech) Așadar, un debarcator de pe Marte are nevoie de trei tehnologii pentru a ajunge la suprafață: un scut termic, o parașută dislocabilă supersonal și rucsacuri. Misiunile vikinge pe Marte, la mijlocul anilor ’70, pregătite prin lansarea testelor de parașute pe rachetele suborbitale, pentru a verifica dacă acestea se pot umfla fără să se mărunțească la viteze mai rapide decât sunetul. De atunci, toate debarcările de pe Marte de succes (toate NASA) s-au bazat pe parașute cu moștenire vikingă. Recent, NASA a lucrat la un nou efort de a dezvolta tehnologii de decelerație capabile să aterizeze nave spațiale mai grele decât sondele Viking - un efort care nu a fost, inițial, de succes, care a dus la parașute mărunțite catastrofal. (Testele mai recente au funcționat mai bine.)
Ținând cont de toate acestea, ce știm despre ce s-a întâmplat greșit pentru proprietarii de pe Marte care au eșuat recent? Pentru doi dintre ei - Mars Polar Lander și Beagle 2 - nu putem decât să speculăm. Nava spațială nu avea abilitatea de a transmite date de telemetrie în timp real pe măsură ce coborau. Eșecul Mars Polar Lander a predat NASA o lecție importantă: Dacă dorim să învățăm ceva din eșecurile noastre, trebuie să colectăm cât mai multe date, până la punctul de eșec. Încă de la sfârșitul anului 1999, Mars Polar Lander s-a prăbușit la suprafață, fiecare proprietar de pe Marte, cu excepția Beagle 2 a ESA, a transmis date unui orbiter care a înregistrat semnale radio brute pentru analize viitoare în caz de eșec.
În aceste zile, există mulți orbiteri la Marte, așa că putem face chiar mai bine decât atât. Întotdeauna există un orbiter care ascultă și înregistrează fiecare ultim semnal radio de la un lander, doar în caz de dezastru. Și, de obicei, există un orbiter secundar care nu doar ascultă semnalul, dar îl decodează și transmite informațiile pe Pământ cât de repede va permite călătoria lentă a luminii. Această transmisie de date cu „țeavă îndoită” ne-a oferit imaginea în timp real, dantelată cu adrenalină, a încercărilor de aterizare pe Marte.
O hartă a planetei Marte, care arată locațiile celor șapte dintre debarcările de succes ale NASA, împreună cu locul de aterizare al InSight în regiunea plană a Elysium Planitia. (NASA) Când InSight aterizează, va cădea în Mars Reconnaissance Orbiter să înregistreze telemetrie pentru disecția viitoare, dacă încercarea eșuează. Pentru a obține date în timp real ale aterizării, InSight a adus doi mici însoțitori de spațiu: MarCO CubeSats, fiecare cu o lungime de aproximativ trei metri. Nava spațială Mars Cube One este primul CubeSats interplanetar. Dacă ambarcațiunea va reuși, lumea va primi rapoartele sale în timp real cu privire la debarcarea lui InSight, iar micuții roboți spațiali vor deschide calea către excursii viitoare, mai mici și mai ieftine către Marte.
Dar deocamdată, toate privirile sunt pe InSight. NASA a aterizat cu succes pe Marte de șapte ori și înainte de expirarea lunii, agenția spațială urmează să încerce să o facă pe opt.
Emily Lakdawalla este evanghelistă planetară la The Planetary Society și redactorul publicației trimestriale a societății, The Planetary Report. Noua ei carte este The Design and Engineering of Curiosity: How Mars Rover își îndeplinește slujba .
Proiectarea și ingineria curiozității: modul în care Mars Rover își îndeplinește meseria
Această carte descrie cea mai complexă mașină trimisă vreodată pe o altă planetă: Curiositatea. Este un robot de o tonă cu două creiere, șaptesprezece camere, șase roți, energie nucleară și un fascicul laser pe cap. Nimeni nu înțelege modul în care funcționează toate sistemele și instrumentele sale. Această referință esențială la misiunea Curiosity explică ingineria din spatele fiecărui sistem de pe rover, de la jetpack-ul său cu rachete până la generatorul termoelectric radioizotop la sistemul său complex de manipulare a eșantioanelor.
A cumpara
