A szerkesztő megjegyzése: Ezt a vendégbejegyzést Andy Tomaswick, egy villamosmérnök írta, aki az űrtudományt és a technológiát követi.
A Marsra irányuló jövőbeli legénységgel járó missziók egyik technikailag legnehezebb feladata az űrhajósok biztonságos földre helyezése. A rövid űrutazáshoz szükséges nagy sebesség és a sokkal könnyebb marsi légkör kombinációja olyan aerodinamikai problémát eredményez, amelyet eddig csak a robot űrhajók számára oldottak meg. Ha az emberek egy nap sétálnak a Mars poros felületén, akkor előbb jobb belépési és leszállási (EDL) technológiákat kell kidolgoznunk.
Ezek a technológiák a Lunar Planetary Institute (LPI), a The Mars Concepts and Approaches for Mars Exploration konferencia közelmúltbeli találkozójának részét képezik, amelyet június 12–14-én tartottak Houstonban, és amely a technológiák legújabb fejleményeire összpontosított, amelyek megoldhatják az EDL problémát.
A találkozón bemutatott technológiák sokasága közül a legtöbb úgy tűnt, hogy többszintű rendszert tartalmaz, amely több különféle stratégiát tartalmaz. Azok a különféle technológiák, amelyek kitöltik ezeket a szinteket, részben küldetéstől függenek, és mindegyik még további tesztelést igényel. A legszélesebb körben megvitatott három a hiperszonikus felfújható aerodinamikus gyorsítók (HIAD), a szuperszonikus retro meghajtás (SRP) és az aerobrakkolás különféle formái voltak.
A HIAD-k alapvetően nagy hőpajzsok, amelyek általában az űrrepülés elmúlt 50 évében használt sokféle személyzettel ellátott visszatérési kapszula. Egy nagy felület felhasználásával működnek, hogy elegendő áthidalást biztosítson a bolygó légkörén, hogy az utazó járművet elfogadható sebességre lelassítsák. Mivel ez a stratégia évek óta működik olyan jól a Földön, természetes a technológiát a Marsra fordítani. Probléma van azonban a fordítással.
A HIAD-k a vízi jármű lassításának képességére támaszkodnak a légállósággal szemben. Mivel a Mars atmoszférája sokkal vékonyabb, mint a Földnél, ez az ellenállás szinte nem olyan hatékony a visszatérés lassításában. A hatékonyság csökkenése miatt a HIAD-kat csak más technológiákkal való használatra gondolják. Mivel hőpajzsként is használják, azt a visszatérés kezdetén kell a hajóhoz rögzíteni, amikor a levegő súrlódása egyes felületeken erőteljes hevítést okoz. Miután a jármű lelassult olyan sebességre, hogy a fűtés már nem jelent problémát, a HIAD elengedésre kerül, hogy más technológiák átvehessék a fékezési folyamatot.
Az egyik ilyen technológia az SRP. Sok rendszerben a HIAD kiadása után az SRP elsősorban a kézműves lelassításáért felelős. Az SRP a tudományos fantasztikus művekben általánosan megtalálható leszállási technológia típusa. Az általános ötlet nagyon egyszerű. Ugyanazokat a motortípusokat, amelyek felgyorsítják az űrhajót a Földön való sebesség elkerülésére, meg lehet forgatni, és megállítani a sebesség elérésekor a rendeltetési helyre. A hajó lelassításához lazítsuk az eredeti rakétafokozókat visszatéréskor, vagy tervezzünk előre néző rakétákat, amelyeket csak leszálláskor használunk. Az ehhez a stratégiához szükséges kémiai rakéta-technológia már jól ismert, de a rakétamotorok másképp működnek, ha szuperszonikus sebességgel haladnak. További teszteket kell végezni azoknak a motoroknak a tervezésére, amelyek képesek kezelni az ilyen sebességek feszültségeit. Az SRP-k üzemanyagot is használnak, amelyet a vízi járműveknek meg kell tenniük a teljes távolságot a Mars felé, ez költségesebbé teszi az utazást. A legtöbb stratégia SRP-jét szintén a süllyedés során megsemmisítik. A súlycsökkenés és az ellenőrzött leszállás nehézsége, miközben a lángoszlopot egy leszállóhelyre vezetik, segíthet ennek a döntésnek a meghozatalában.
Amint az SRP erősítők eltűnnek, a legtöbb esetben az aerobraking technológia veszi át az irányítást. A konferencián általánosan megvitatott technológia a ballon, a kombinált ballon és az ejtőernyő volt. Ennek a technológiának az a gondolata, hogy megragadja a leszálló hajó mögött rohanó levegőt, és azt használja arra, hogy kitöltse a kézműveshez rögzített ballont. A ballútba rohanó levegő összenyomása a gáz felmelegedéséhez vezetne, valójában olyan hőlégballonot hoz létre, amelynek emelő tulajdonságai hasonlóak lesznek a Földön alkalmazotthoz. Feltételezve, hogy elegendő mennyiségű levegő kerül be a ballonba, ez biztosítja a végső lassulást, amely ahhoz szükséges, hogy a leszálló járművet a marsi felületre óvatosan leengedjék, minimális terheléssel a hasznos teherre. Ennek a technológiának az a teljes mennyisége, amely lelassítja a vízi jármű lefolyását, attól függ, hogy mennyi levegőt képes bejuttatni a szerkezetébe. Minél több levegő érkezik, annál nagyobb ballút jön létre, és nagyobb az anyag igénybevétele. E megfontolások alapján ez nem tekinthető önálló EDL-technológiának.
Ezek a stratégiák alig karcolják meg a javasolt EDL-módszerek felületét, amelyeket egy emberi Mars-misszió felhasználhatna. A Curiosity, a legújabb hamarosan a Marsra szálló rover, többet is használ, köztük az SRP egyedi formáját, a Sky Crane néven. Rendszereinek eredményei segítik az LPI konferencián szereplőkhöz hasonló tudósokat annak meghatározásában, hogy az EDL technológiák melyik csomagja lesz a leghatékonyabb a jövőbeni Mars-missziókhoz.
Ólomkép-felirat: A művész hiperszonikus felfújható aerodinamikai gyorsítójának koncepciója, amely lassítja az űrhajó légköri belépését. Hitel: NASA
Második képaláírásA szuperszonikus fúvókákat egy űrhajó elől lőnek, hogy lelassítsák a járművet, amikor az ejtőernyő kihelyezése előtt a marsi légkörbe lépnek. A kép a Mars Science Lab laboratóriumában található, a Mach 12-ben, 4 szuperszonikus retropulziós fúvókával. Hitel: NASA
Forrás: LPI koncepció és megközelítések a Mars felfedezéséhez
