Toimetaja märkus: Selle külalise postituse kirjutas kosmoseteadusi ja -tehnoloogiat jälgiv elektriinsener Andy Tomaswick.
Mis tahes tulevaste Marsi-missioonide tehniliselt kõige raskem ülesanne on astronautide ohutu maa peal viimine. Lühikese kosmosesõiduks vajaliku suure kiiruse ja palju kergema Marsi atmosfääri kombinatsioon loob aerodünaamikaprobleemi, mis on seni lahendatud ainult robotiseeritud kosmoselaevade jaoks. Kui inimesed jalutavad ühel päeval Marsi tolmusel pinnal, peame kõigepealt välja töötama paremad sisenemise laskumise ja maandumise (EDL) tehnoloogiad.
Need tehnoloogiad on osa Lunari Planeetide Instituudi (LPI) hiljutisest koosolekust Marsi uurimise kontseptsioonid ja lähenemisviisid, mis toimus 12.-14. Juunil Houstonis, kus keskenduti tehnoloogia uusimatele edusammudele, mis võiksid EDL-i probleemi lahendada.
Kohtumisel esitletud paljudest tehnoloogiatest näis enamik hõlmavat mitmetasandilist süsteemi, mis koosneb mitmest erinevast strateegiast. Erinevad tehnoloogiad, mis neid astmeid täidavad, sõltuvad osaliselt missioonist ja kõik vajavad veel täiendavat testimist. Kolm kõige laiemalt käsitletud teemat olid hüpersoonilised täispuhutavad aerodünaamilised kiirendid (HIAD), ülehelikiirusega retrojõu tõukejõud (SRP) ja aeroobseerimise erinevad vormid.
HIAD-d on põhimõtteliselt suured soojavarjestused, mida tavaliselt kasutatakse kosmoselendude viimase 50 aasta jooksul mitut tüüpi mehitatud tagasiulatuvate kapslite jaoks. Nad töötavad suure pinna abil, et tekitada piisavalt planeedi atmosfääri tõmbejõudu, et aeglustada reisilaeva mõistlikule kiirusele. Kuna see strateegia on Maa peal aastaid nii hästi töötanud, on loomulik tõlkida tehnoloogia Marsile. Tõlkega on siiski probleeme.
HIAD-d sõltuvad veesõiduki aeglustamisel õhutakistusest. Kuna Marsi atmosfäär on palju õhem kui Maal, pole see vastupanu tagasituleku aeglustamiseks peaaegu sama tõhus. Tõhususe languse tõttu kaalutakse HIAD-de kasutamist ainult koos teiste tehnoloogiatega. Kuna seda kasutatakse ka soojavarjestusena, tuleb see laevale kinnitada uuesti sisenemise alguses, kui õhu hõõrdumine põhjustab mõne pinna massiivset kuumutamist. Kui sõiduk on aeglustunud kiiruseni, kus kütmine pole enam probleem, vabastatakse HIAD, et muud tehnoloogiad saaksid ülejäänud pidurdusprotsessi üle võtta.
Üks neist teistest tehnoloogiatest on SRP. Paljudes skeemides vastutab SRP pärast HIAD vabastamist peamiselt veesõiduki aeglustamise eest. SRP on ulmetes levinud maandustehnoloogia tüüp. Üldine idee on väga lihtne. Sama tüüpi mootorid, mis kiirendavad kosmoselaevadel Maa peal kiiruse pääsemiseks, saab ümber pöörata ja neid sihtpunkti jõudmisel kiiruse peatamiseks kasutada. Laeva aeglustamiseks libistage sisenemisel tagasi originaalsed raketi süütevõimendid või kavandage ettepoole suunatud raketid, mida kasutatakse ainult maandumise ajal. Selle strateegia jaoks vajalik keemiliste rakettide tehnoloogia on juba hästi mõistetav, kuid ülehelikiirusel liikudes töötavad rakettmootorid erinevalt. Selliste kiiruste koormustega toimetulevate mootorite kavandamiseks tuleb teha rohkem katseid. SRP-d kasutavad ka kütust, mida veesõiduk peab kogu marsruudi Marsile viimiseks tegema, muutes selle teekonna kulukamaks. Enamiku strateegiate SRP-d hävitatakse ka laskumise ajal. Kaalukaotus ja kontrollitud laskumise raskus, järgides leegisammast maandumiskohale, aitavad selle otsuseni viia.
Kui SRP süütevõimendid kukuvad ära, võtaks enamiku disainilahenduste puhul kasutusele aerobrakkimistehnoloogia. Konverentsil ühiselt arutatud tehnoloogiaks oli balloon, kombineeritud õhupall ja langevari. Selle tehnoloogia idee on püüda kinni maandumislaevast mööda tormav õhk ja kasutada seda veesõiduki külge kinnitatud balli täiteks. Balloonidesse tormava õhu kokkusurumine põhjustaks gaasi soojenemise, luues tegelikult kuumaõhupalli, millel oleksid sarnased tõsteomadused kui Maa peal. Kui ballisse tormatakse piisavalt õhku, võib see anda lõpliku aeglustamise, mida on vaja maandumislaeva õrnalt mahalaskmiseks Marsi pinnale, kandes minimaalse koormuse. Selle tehnoloogia üldkogus veesõiduki liikumist aeglustab aga sõltuvalt õhukogusest, mida see oma konstruktsiooni võib sisse süstida. Kui rohkem õhku tuleb, suureneb balloon ja suurem stress on materjalist, millest balloon tehakse. Neil kaalutlustel ei peeta seda iseseisvaks EDL-tehnoloogiaks.
Need strateegiad kraabivad vaevalt välja pakutud EDL-meetodite pinda, mida saaks kasutada inimese missioonil Marsile. Uusim varsti Marsile maanduv rover Curiosity kasutab mitut, sealhulgas SRP ainulaadset vormi, mida tuntakse Sky Crane nime all. Selle süsteemide tulemused aitavad teadlastel, nagu need, kes osalesid LPI konverentsil, otsustada, milline EDL-tehnoloogia komplekt on kõige tõhusam kõigi tulevaste inimmissioonide korraldamiseks Marsile.
Pliipealdis: Kunstniku kontseptsioon hüpersoonilisest täispuhutavast aerodünaamilisest kiirendist, mis aeglustab kosmoselaeva atmosfääri sisenemist. Autor: NASA
Teine pildi pealdis: Ülehelikiiruses olevad reaktiivlennukid lastakse kosmoselaeva ette, et aeglustada sõidukit marsruudil atmosfääri sisenemisel enne langevarju kasutuselevõttu. Pilt on Mars Science Labi aadressil Mach 12 koos 4 ülehelikiirusega retropropulsioonidüüsiga. Autor: NASA
Allikas: LPI kontseptsioon ja lähenemisviisid Marsi uurimiseks
