Очаква се марсоходът от следващо поколение на НАСА, Perseverance, да достигне повърхността на Червената планета, но това може да се провали по много начини, които Джордж Дворски (George Dvorsky) обяснява в Gizmodo.
За НАСА навлизането, спускането и кацането (EDL - entry, descent, landing) на Perseverance (Постоянство) в четвъртък, 18 февруари, има множество моменти, в които може да се провали. НАСА заяви, че „стотици неща трябва да действат точно както трябва“, за да може роувърът да оцелее през седемте опасни минути на . Не можем да приемем безопасно кацане за даденост. Както отбелязва НАСА, само „около 40 процента от мисиите, изпращани някога до Марс - от която и да е космическа агенция - са били успешни“.
Накратко, Perseverance ще трябва да премине от скорост, достигаща 20 000 км / час, до скоростта на човешки ход за няколко минути. Нещо повече, ще трябва да извърши това автономно, тъй като са нужни близо 11 минути радиосигналите да достигнат Земята. За да усложни нещата, НАСА дебютира две нови технологии за мисията, както свързани с фазата на EDL, и двете недоказани.
И трите фази - навлизане, спускане и кацане - имат своите уникални предизвикателства.
Схема, показваща различните етапи на предстоящото кацане. Кредит: NASA / JPL-Caltech
След като марсоходът, заедно със спускаемия модул, се отдели, космическият кораб ще трябва да се ориентира така, че топлинният му щит да е обърнат напред, задача, която може да се изпълни от малки тласкачи, разположени на задната обвивка. По време на навлизането в атмосферата топлинният щит на космическия кораб ще трябва да издържи температури, достигащи 1300 градуса по Целзий. Провал в конструкцията на този етап би бил катастрофален, приключвайки мисията, преди да започне.
Всъщност предишните мисии до Червената планета се провалиха точно на прага на Марс. През 1999 г. Mars Climate Orbiter на НАСА влезе в орбита, която бе твърде ниска, в резултат на което космическият кораб изгоря в атмосферата. В крайна сметка провалът бе проследен до грешка при преобразуване, при която имперските единици паунд-секунди не бяха преобразувани в стандартните метрични нютон-секунди. Съвсем нелепо.
Ако спускаемият модул оцелее навлизането в атмосферата, той все още ще трябва да се пребори с променливите плътни въздушни джобове, които биха могли да го отклонят от траекторията му. За да се избегне този проблем, трябва спускаемият модул да задейства малки тласкачи, за да компенсира.
Схема, сравняваща размера на елипсата за кацане на марсохода Curiosity (синьо) с елипсата за кацане на Perseverance (червено). Кредит: NASA / JPL-Caltech
Следва разгръщането на широкия 21,5 метра парашут. Ако парашутът се разгърне правилно и не се заплете, спускаемият модул рязко ще се забави до 1600 км/ч, което все още е невероятно бързо (не забравяйте, че Марс има супер тънка атмосфера). Разгръщането на този свръхзвуков парашут ще зависи от недоказана нова технология, наречена Range Trigger, която ще изчисли разстоянието до мястото за кацане и ще задейства парашута да се разгърне в точния момент. Очаква се това да се случи приблизително 240 секунди след навлизането на атмосферата, когато спускаемият модул е на около 11 км над повърхността. Perseverance ще се сбогува с топлинния си щит около 20 секунди след разгъването на парашута, прибавяйки още един потенциален момент, с който може да се случи повреда.
Това е критичен етап - с печални исторически прецеденти. По време на неуспешното кацане на мисията "Скиапарели" на Европейската космическа агенция през 2016 г., спускаемият модул преждевременно изхвърли парашута и топлинния щит, резултат от софтуерен проблем. Бордовият компютър смяташе, че е само на няколко метра от земята, но всъщност спускаемият модул е някъде между 2 и 4 км над повърхността. Обреченият "Скиапарели" се е движел с около 300 км/ч, когато се разбива в марсианския реголит.
Схемаа, показваща как ще работи системата за навигация, свързана с терена. Кредит: NASA / JPL-Caltech
Когато марсоходът кацне, ще разчита на друга нова навигационна технология, наречена Terrain-Relative Navigation. Правилната работа на този инструмент ще бъде от решаващо значение, тъй като избраното място за кацане, кратерът Джезеро, е с доста опасен терен.
„Джезеро е с размер 45 км, но в тази площ има много потенциални опасности, които роувърът може да срещне: хълмове, скални полета, дюни, стените на самия кратер, ако назовем само няколко“, казва в съобщение за пресата Андрю Джонсън (Andrew Johnson), инженер по основни роботизирани системи в НАСА. „Така че, ако кацне на едно от тези опасни места, това може да бъде катастрофално за цялата мисия“.
Ето как NASA описва новия инструмент, който трябва да позволи на спускаемият модул да определи позицията си спрямо повърхността със степен на точност, близка до около 40 метра или по-малко.
Относителна навигация на терена позволява на марсохода да прави много по-точни оценки на своето положение спрямо повърхността по време на спускане. [...] Използвайки изображения от орбиталните апарати на Марс, екипът на мисията създава карта на мястото за кацане. Роувърът съхранява тази карта в новия си „мозък“ на компютъра, създаден специално за поддръжка на относителна навигация на терена. Спускайки се с парашута си, марсоходът прави снимки на бързо приближаващата се повърхност. За да разбере къде се е насочил, роувърът бързо сравнява особеностите, които вижда на изображенията, с бордовата си карта. Въоръжен със знанието къде се е насочил, марсоходът търси друга бордова карта на зоните за безопасно кацане, за да намери най-сигурното място, до което може да достигне. Марсоходът може да избегне опасни места с диаметър до около 335 метра) (около размера на три футболни игрища от край до край).
Парашутът трябва да забави спускаемия модул до около 320 км/ч, изисквайки една последна стъпка за забавяне: моторно спускане с осем малки обратни ускорители - ретро ракети, които да върнат обратно за малко апарата. След като изхвърли парашута, марсоходът, все още прикрепен към задната му обвивка, ще пътува към повърхността от първоначалната си височина от 2100 метра.
Кратко видео обяснение как работи "маневрата на небесния кран" на марсохода Perseverance. Кредит: NASA / JPL-Caltech
12 секунди преди кацането и при поносимата скорост от 2,7 км/час, идва време за маневрата на небесния кран. Задният корпус ще спусне марсохода с помощта на три 20-метрови кабела, през което време краката и колелата на марсохода ще се преместят в позиция за кацане. Perseverance ще откачи кабелите и спускаемият модул ще отскочи и ще се разруши - да се надяваме - надалеч.
В този изключително сложен танц участват много движещи се части, включително ракети. Топлинният щит, парашутът и задната част на корпуса рискуват да се повредят или да попречат по някакъв начин на кацането или на работата на Perseverance.
Отново историята дава още един пример за мисия, която се проваля в този момент, а именно Mars Polar Lander на НАСА, който, подобно на Mars Climate Orbiter, е унищожен през 1999 г. (лоша година за НАСА). Според НАСА „най-вероятната причина за неуспеха е генерирането на фалшиви сигнали, когато се разгъват краката на спускаемия модул“, което „погрешно показва, че космическият кораб е докоснал Марс, когато всъщност все още се е спускал“, „основните двигатели се изключат преждевременно“, в резултат на което спускаемият апарат пада на марсианската повърхност.
„Реалният живот винаги може да ви подхвърли лоши топки. Така че, ще наблюдаваме всичко по време на круизната фаза, ще проверяваме захранването на камерата, като се уверяваме, че данните текат според очакванията “, коментира в прессъобщение Суати Мохан (Swati Mohan), ръководител на операциите за насочване, навигация и контрол за мисията Mars 2020 S. „И щом получим сигнала от марсохода, който казва:„ Кацнах и съм на стабилна земя“, тогава можем да празнуваме.“
Трейлър на НАСА: Марсоходът Perseverance пристига на Марс
Марсоходът, макар и подобен на Curiosity, има много нови функции, включително набор от камери и способността да наднича под повърхността с проникващ в земята радар. Марсоходът ще кацне в кратера Джезеро, където ще търси признаци на древен живот. Ако животът някога е съществувал на Марс, място като кратера Джезеро - бивше езеро и делта на река - би било идеалното място за намиране на микроби. Освен тази важна астробиологична работа, Perseverance ще изучава също времето на Марс и геологията, ще разположи малък хеликоптер на име Ingenuity (Изобретателност) и ще събира проби за бъдеща мисия.
НАСА ще предава пряко отразяването на кацането, насрочено за 18 февруари в 15:30 ч. ET (22:30 ч. българско време). Ще гледаме и се надяваме на най-доброто.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари