InSight barrerer ind for en landing på Mars. Rumfartøjet kommer til at gøre sin tilgang og landing via en gennemprøvet og sand metode, men selvom NASA har trukket dette stunt før, er snesevis af ting nødt til at gå nøjagtigt lige under indsejling, nedstigning og landing (EDL) for InSight at ankomme sikkert på overfladen af den røde planet.
Kl. 14.47 EST mandag den 26. november rammer InSight-landeren toppen af den Martiske atmosfære, ca. 125 kilometer over overfladen, og rejser med 5, 5 kilometer i sekundet (12.000 km / h). Fartøjets ablative silica-varmeskjold stiger til en temperatur på mere end 1.500 grader celsius - varmt nok til at smelte stål. Cirka tre og et halvt minut efter atmosfærisk indrejse vil rumfartøjet stadig kaste sig ned mod jorden med supersoniske hastigheder. En faldskærm udsættes for at decelerere så meget som muligt, varmeskjoldet vil sprænge, og rumfartøjet begynder at lede efter jorden med en radar. Cirka seks minutter efter at have ramt atmosfæren, vil landeren adskille sig fra sin rygskal - stadig rejser ca. 180 km / h - og skyde sine retroraketter for at bringe den resten af vejen hjem, når den berører ca. et minut senere.
Hvis alt går rigtigt - mens ingeniører overvåger kontrolskærme i de "syv minutter af terror", som ikke er i stand til at styre det fjerne fartøj i realtid, vil InSight hvile i Elysium Planitia mandag efter Thanksgiving og forberede sig på at begynde at studere seismologien og indre varme fra Mars. NASA kan trøste sig med det faktum, at sådanne landinger har været succes i fortiden, men når du prøver at lande et håndværk, der er millionvis af miles væk, er det umuligt at forberede sig på enhver begivenhed.
(Emily Lakdawalla for The Planetetary Society) Hver gang en Mars-landing nærmer sig, får pladsfans en masse statistikker. Før Curiositys landing var "mere end halvdelen af alle Mars-missioner mislykkedes." Før Europas ExoMars-lancering, "har flere missioner mislykkedes end ikke: 28 flopper sammenlignet med 19 succeser." Efter at ExoMars-orbiter lykkedes, men dens lander ikke ( i det mindste ikke helt): "Af de omkring et dusin robotlander og rover-missioner, der blev lanceret til Mars, er kun syv lykkedes."
Statistikken er dramatisk, men historien, de fortæller, er lidt dateret. Der var et spektakulært løb af fiaskoer i den sidste del af det 20. århundrede - Mars 96, Mars Observer, Mars Climate Orbiter og Mars Polar Landers tab stikker stadig. Men mens Rusland aldrig har opnået en fuldstændig succes på Mars, har NASA, Den Europæiske Rumfartsagentur (ESA) og den indiske rumforskningsorganisation (ISRO) alle stort set spikrede orbitalindsættelser på Mars siden Y2K. Kina, Indien og Japan har deres anden Mars-bundne missioner i værkerne, og De Forenede Arabiske Emirater planlægger deres første, for ikke at nævne ambitionerne fra flere private enheder.
Mars-baneindsættelser er blevet relativt rutinefulde i det 21. århundrede, men Mars-landinger er stadig nogle af de sværeste dybfartsopgaver nogensinde. ESAs to succesrige orbiters omfattede begge små landere, som aldrig blev hørt fra efter touchdown, skønt ExoMars 'Schiaparelli lander returnerede data næsten helt til overfladen.
Tre ting gør en Mars-landing meget vanskeligere end en månelanding - eller en jordlanding, for den sags skyld. For det første er Mars i modsætning til månen for langt væk til, at ethvert jordbundet menneske kan være i løkken under et landingsforsøg. Den tid det tager for et signal at rejse fra Mars til Jorden og tilbage er aldrig mindre end ni minutter og er normalt meget længere, så når vi kan høre og reagere på et signal om, at vores rumfartøj har ramt toppen af atmosfæren, slutresultatet, på en eller anden måde, er allerede forekommet.
Det andet problem er Mars 'atmosfære. Der er både for meget og for lidt. På Jorden, når astronauter og prøvekapsler vender tilbage fra rummet, kan vi beskytte rumfartøjer bag varmeskjold og bruge friktionen ved atmosfærisk indrejse for at bremse det hypersoniske håndværk til subsoniske hastigheder. Når den flamme del er forbi, kan vi simpelthen slå en faldskærm ud for yderligere at reducere hastigheden og drive til en mild (eller i det mindste overlevelig) nedtrapning på land eller vand.
Mars 'atmosfære er tyk nok til at generere en fyrig indgang, der kræver et varmeskjold, men det er for tyndt for en faldskærm alene til at bremse et indgående rumfartøj til en sikker landing hastighed. Da Curiosity ramte toppen af Mars 'atmosfære i 2012, rejste den med 5, 8 kilometer i sekundet (13.000 km / h). Da varmeskjoldet havde gjort alt, hvad det kunne gøre, ramlede rumfartøjet stadig mod jorden med 400 meter pr. Sekund (895 mph). Curiosity's faldskærm kunne og gjorde sænke den, men kun til 80 meter i sekundet (179 mph). At ramme jorden med denne hastighed er ikke overlevelig, heller ikke for en robot.
I en luftløs verden som månen kræves det ikke varmeskjold, og faldskærme gør du ikke noget. Men frygt ikke, vi har haft teknologien til månelandinger siden 1960'erne: tag nogle raketter og peg dem nedad, annullerer håndværkets hastighed.
Atmosfæren gør tingene dog lidt vanskeligere på Mars. Med bevægende luft som en ekstra faktor kan uforudsigelige vinde tilføje en lige så uforudsigelig vandret hastighed til et faldende rumfartøj. Af denne grund kræves, at landingsregioner på Mars har lave regionale skråninger. Høje vandrette vinde plus høje skråninger kunne placere en lander langt længere fra eller tættere på jorden, end den forventer - og begge situationer kan betyde katastrofe.
Illustration af NASAs InSight-lander ved at lande på Mars's overflade. (NASA / JPL-Caltech) Så en Mars-lander har brug for tre teknologier for at nå overfladen: et varmeskjold, en supersonisk indsættelig faldskærm og retrorockets. Viking-missionerne til Mars i midten af 1970'erne forberedt ved test-lancering af faldskærme på suborbitalraketeter for at kontrollere, at de kunne oppustes uden at makulere ved hurtigere end lydhastigheder. Alle vellykkede landinger fra Mars siden da (alle dem NASA) har været afhængige af faldskærme med vikingearven. For nylig har NASA arbejdet på en ny indsats for at udvikle decelerationsteknologier, der er i stand til at lande rumfartøjer tungere end Viking-sonderne - en indsats, der oprindeligt ikke var succesfuld, hvilket resulterede i katastrofalt makulerede faldskærme. (Nyere tests har fungeret bedre.)
Med alt dette i tankerne, hvad ved vi om, hvad der gik galt for Mars-landere, der for nylig mislykkedes? For to af dem - Mars Polar Lander og Beagle 2 - kan vi kun spekulere. Rumfartøjet havde ingen evne til at transmittere telemetridata i realtid, da de faldt ned. Mars Polar Lander-fiasko lærte NASA en vigtig lektion: Hvis vi skal lære noget af vores fiaskoer, er vi nødt til at indsamle så mange data, som vi kan, indtil fejlen. Lige siden Mars Polar Lander styrtede ned i overfladen i slutningen af 1999, har hver Mars-lander undtagen ESAs Beagle 2 transmitteret data til en orbiter, der registrerede rå radiosignaler til fremtidig analyse i tilfælde af fiasko.
I disse dage er der mange kredsløb på Mars, så vi kan gøre det endnu bedre. Der er altid en orbiter, der lytter til og optager hver sidste bit af radiosignal fra en lander, bare i tilfælde af katastrofe. Og der er normalt en sekundær orbiter, der ikke bare lytter til signalet, men afkoder det og videresender informationen til Jorden så hurtigt som den langsomme rejse af lys tillader. Denne "bøjede rør" -datatransmission har givet os et adrenalin-snørret, realtidsbillede af Mars-landingsforsøg.
Et kort over Mars, der viser placeringerne af alle syv af NASAs succesrige landinger sammen med InSights landingssted i den flade region Elysium Planitia. (NASA) Når InSight lander, falder det til Mars Reconnaissance Orbiter at registrere telemetri til fremtidig dissektion, hvis forsøget mislykkes. For at få realtidsdata om landingen har InSight imidlertid medbragt to små pladsfarende ledsagere: MarCO CubeSats, som hver kun er cirka tre meter lang. Mars Cube One-rumfartøjet er den første interplanetære CubeSats nogensinde. Hvis håndværket lykkes, vil verden få sine realtidsrapporter om InSights landing, og de små pladsrobotter vil bane vejen for fremtidige, mindre og billigere ture til Mars.
Men lige nu er alle øjne på InSight. NASA har landet på Mars syv gange med succes, og inden måneden er ude, vil rumfartsagenturet prøve at gøre det otte.
Emily Lakdawalla er en planetarisk evangelist hos The Planetarium Society og redaktør for samfundets kvartalsvise publikation, The Planetetary Report. Hendes nye bog er The Design and Engineering of Curiosity: How Mars Rover udfører sit job .
Design og konstruktion af nysgerrighed: Hvordan Mars Rover udfører sit job
Denne bog beskriver den mest komplekse maskine, der nogensinde er sendt til en anden planet: nysgerrighed. Det er en et-ton robot med to hjerner, sytten kameraer, seks hjul, atomkraft og en laserstråle på hovedet. Ingen mennesker forstår, hvordan alle dets systemer og instrumenter fungerer. Denne essentielle henvisning til Curiosity-missionen forklarer konstruktionen bag hvert system på rover, fra dens raketdrevne jetpack til sin radioisotop termoelektriske generator til dets fiendisk komplekse prøvehåndteringssystem.
Købe
