NASA Mars Rovers risikable landingsplan: En trin-for-trin vejledning

Et billede, der viser NASA

Denne kunstners koncept skildrer en himmelkran, der sænker NASAs Curiosity -rover på Mars -overfladen. (Billedkredit: NASA/JPL-Caltech)





Klokken 22.31 PDT den 5. august, efter næsten ni måneders rejse, ankommer NASAs Mars Science Laboratory -mission (med en rover ved navn Curiosity) til den røde planet.

Rover på 2,5 milliarder dollars vil begynde en toårig søgen efter at udforske det indre af Mars 'Gale Crater og jagte efter beviser for et gammelt hav der. Men før denne jagt kan begynde, Nysgerrigheden skal lande .

Landingssekvensen for Mars Science Laboratory har været genstand for megen diskussion, selv før missionen blev lanceret den 26. november 2011. Tilnavnet ' syv minutter med terror , 'rumfartøjets ind-, nedstigning og landingssekvens vil kræve mange ting for at gå helt rigtigt - alt før nogen på Jorden modtager endda et enkelt signal på grund af den tid, det tager for information at rejse fra Mars til Jorden.



'På det tidspunkt, vi får det første signal, der siger' okay, jeg har nu nået toppen af ​​atmosfæren ', i virkeligheden har roveren allerede været på overfladen i syv minutter,' sagde Steven Sell, stedfortrædende operationer ledet for Entry , Descent and Landing på NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien. ”Det er som dit barn, der spiller i det store spil, og du kan kun sidde der på tribunen og se. Det er en neglebider hele vejen. '

Når Curiosity rover ankommer til Mars den vil rejse med en hastighed på 13.000 miles i timen (21.000 km / t). Inden for syv minutter skal køretøjet ned til en hastighed på nul miles i timen - alt i ét stykke, selvfølgelig og på det rigtige sted. [Mars Rover's Sky Crane Landing (Infographic)]

Trin et



Det første trin i denne proces vil være en guidet indgang, hvor hele MSL-rumfartøjet (i øjeblikket består af rover- og nedstigningsfasen gemt i et beskyttende aeroshell) vil justere sin kurs mod sin 12-til-5-mile-diameter landingselipse - kun en ottendedel af størrelsen på landingsmålene for tidligere rovere.

Da det påvirker Mars 'atmosfære med mere end 13.000 km / t, vil MSLs varmeskjold tage størstedelen af ​​friktionsopvarmningen, der genereres af decelerationen, og vil snart lyse hvid-varmt med temperaturer, der når 1.600 grader Fahrenheit (870 grader Celsius). Selv gennem dette vil MSL stadig fysisk lede sig mod Gale Crater og skyde raketter for at holde det på rette spor.

Atmosfæren på Mars, 100 gange tyndere end Jordens, er ikke tæt nok til at bremse MSL i sig selv. Så på dette tidspunkt vil en faldskærm blive indsat - bogstaveligt talt den største supersoniske drogue -rende, der nogensinde er skabt - for at bremse MSL fra 1.000 mph (1.600 km / t) til omkring 200 mph (320 km / t), hvilket udsætter rumfartøjet for 9 Gs kraft. (Det er ni gange trækket af Jordens tyngdekraft.)



Da overfladen af ​​Mars stadig nærmer sig hurtigt, vil rumfartøjets varmeskjold blive jettisoneret og afsløre den faktiske rover og tillade det at bruge sit radarstyringssystem til at bestemme, hvor højt det er. Dette er en af ​​de mest afgørende dele af nedstigningen, da det ikke er før da, at MSL vil være i stand til at kontrollere dens højde.

'Når varmeskjoldet slukker, og radaren tænder, vi brug for for at finde jorden, 'sagde Sell. 'Når vi først skubber varmeskjoldet ud, er vi for høje til, at radaren endnu ikke kan se jorden, så vi skal vente meget lange 20 til 30 sekunder, op til et minut, indtil radaren kan komme tæt nok på jorden for at kunne se det. Uden den løsning forsøger den ikke engang at gøre resten af ​​landingen. '

Og når det hele er gjort, begynder det virkelig at blive interessant.

At lave et touch down

Med næsten 900 kilo er Curiosity simpelthen for stor til at lande med airbags som tidligere rovere. I stedet udtænkte ingeniører en metode, der aldrig har været forsøgt før: en himmelkran.

Når MSL når præcis den rigtige højde, vil dens nedstigningsfase, der griber fat i Curiosity -roveren inden i himmelkranstrukturen, falde ned fra aeroshell og hurtigt affyre dens thrustere, flytte den sikkert væk fra den faldende bagskal og bremse den yderligere.

Nysgerrighed vil blive ført støt nedad af nedstigningsstadiet, der vil bruge sit Mars Descent Imager (MARDI) kamera til at manøvrere over sit mål og en gang i 20 meters højde (ca. 65 fod) bruge raketter til at svæve på plads, mens det sænker sig roveren ned til overfladen på hovedtøj og en navlestreng - som alle bærer roverens vægt.

Denne grafik viser sekvensen af ​​vigtige begivenheder i august 2012 fra NASA

Denne grafik skildrer rækkefølgen af ​​vigtige begivenheder i august 2012 fra det tidspunkt, NASAs Mars Science Laboratory -rumfartøj - med sin rover Curiosity - kommer ind i Mars -atmosfæren til et øjeblik, efter at det rører overfladen.(Billedkredit: NASA/JPL-Caltech)

Selvom systemet er blevet udtømmende testet på Jorden ved hjælp af simuleringer og meget avancerede computermodeller, er første gang det kommer til at spille fuldt ud under selve landingen på Mars.

'Det er den ultimative felttest,' sagde Sell.

Så snart Nysgerrigheden har rørt ned, vil snore blive klippet, og nedstigningen vil svæve sikkert ud til siden og styrte ned på Mars -overfladen langt nok væk til at udgøre nogen fare for roveren. På dette tidspunkt er Curiosity, der kører ned, klar til at begynde sin mission.

Det vil sige, så længe alt går præcist og præcist som planlagt. Om natten den 5. august vil hele verden - for ikke at nævne ganske få mennesker på JPL - se for at se, hvordan en rover på størrelse med en Mini Cooper kan sendes flere hundrede millioner miles for at røre overfladen af en anden planet.

'Vi har forberedt os på dette i mange, mange år & hellip; Vi er glade for at komme derud og lande denne ting, 'sagde Sell.

Besøg guesswhozoo.com for fuldstændig dækning af NASAs Mars rover landing søndag. Følg guesswhozoo.com på Twitter @Spacedotcom . Vi er også igang Facebook & Google+ .