|
Подход НАСА к исследованию Марса
|
|
|
|
Двенадцать лет назад НАСА запустило свою шестиколесную научную лабораторию, используя новую смелую технологию, которая позволяет опускать марсоход с помощью роботизированного реактивного ранца.
|
|
|
|
Миссия марсохода Curiosity НАСА отмечает дюжину лет пребывания на Красной планете, где шестиколесный ученый продолжает совершать большие открытия, медленно поднимаясь к подножию марсианской горы. Просто успешная посадка на Марс - это подвиг, но 5 августа 2012 года миссия Curiosity пошла на несколько шагов дальше, применив новую смелую технику: маневр небесного журавля.
|
|
|
|
Парящий роботизированный реактивный ранец доставил Curiosity к месту посадки и опустил его на поверхность с помощью нейлоновых тросов, затем перерезал тросы и взлетел, чтобы безопасно совершить контролируемую аварийную посадку вне зоны досягаемости марсохода.
|
|
|
|
Конечно, все это было скрыто от инженерной команды Curiosity, которая сидела в центре управления полетом в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и ждала семь мучительных минут, прежде чем разразиться радостью, когда они получили сигнал об успешной посадке марсохода.
|
|
|
Маневр "Небесный журавль" был вызван необходимостью: Curiosity был слишком большим и тяжелым, чтобы приземлиться так, как это делали его предшественники — на подушках безопасности, которые подпрыгивали на поверхности Марса. Этот метод также повысил точность, что привело к уменьшению эллипса посадки.
|
|
|
|
Во время посадки новейшего марсохода НАСА "Персеверанс" в феврале 2021 года технология sky crane была еще более точной: добавление так называемой системы навигации по рельефу местности позволило марсоходу размером с внедорожник безопасно приземлиться на дне древнего озера, изрезанного камнями и кратерами.
|
|
|
|
Эволюция высадки на Марс
|
|
|
|
JPL участвует в посадках НАСА на Марс с 1976 года, когда лаборатория сотрудничала с исследовательским центром агентства в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, над двумя стационарными посадочными аппаратами "Викинг", которые приземлились с использованием дорогих регулируемых спускаемых двигателей.
|
|
|
|
Для приземления миссии Mars Pathfinder в 1997 году JPL предложила нечто новое: когда спускаемый аппарат подвешивался на парашюте, вокруг него надувалась группа гигантских подушек безопасности. Затем три пусковые установки на полпути между подушками безопасности и парашютом остановили бы космический аппарат над поверхностью, и космический аппарат, оснащенный подушками безопасности, опустился бы примерно на 66 футов (20 метров) до Марса, подпрыгнув несколько раз - иногда на высоту до 50 футов (15 метров) — прежде чем остановиться.
|
|
|
|
Это сработало настолько хорошо, что НАСА использовало ту же технику для посадки марсоходов Spirit и Opportunity в 2004 году. Но в то время на Марсе было всего несколько мест, где инженеры были уверены, что космический аппарат не столкнется с особенностями ландшафта, которые могли бы пробить подушки безопасности или отправить груз неконтролируемо скатываться вниз.
|
|
|
|
"Мы едва нашли три места на Марсе, которые могли бы с уверенностью рассмотреть", - сказал Эл Чен из JPL, который сыграл ключевую роль в командах по входу, спуску и посадке, благодаря любопытству и настойчивости.
|
|
|
|
Также стало ясно, что подушки безопасности просто невозможны для такого большого и тяжелого марсохода, как Curiosity. Если НАСА хотело посадить более крупный космический аппарат в более интересных с научной точки зрения местах, требовались более совершенные технологии.
|
|
|
|
Марсоход на тросе
|
|
|
|
В начале 2000 года инженеры начали экспериментировать с концепцией "умной" системы посадки. Появились новые виды радаров, которые позволяют в режиме реального времени считывать скорость - информацию, которая может помочь космическому аппарату управлять спуском. Новый тип двигателя может быть использован для того, чтобы направлять космический аппарат в определенные места или даже обеспечивать некоторую подъемную силу, уводя его от опасного объекта. Маневр "Небесный журавль" обретал форму.
|
|
|
|
Сотрудник JPL Роб Мэннинг (Rob Manning) работал над первоначальной концепцией в феврале 2000 года и помнит, как люди восприняли ее, когда увидели, что реактивный ранец расположен над марсоходом, а не под ним.
|
|
|
|
"Людей это смутило", - сказал он. "Они предполагали, что двигатель всегда будет находиться под вами, как в старой научной фантастике, когда ракета приземляется на планету".
|
|
|
|
Мэннинг и его коллеги хотели создать как можно большее расстояние между землей и этими двигателями. Помимо того, что двигатели посадочного модуля поднимают мусор, они могут вырыть яму, из которой марсоход не сможет выбраться. И хотя в прошлых миссиях использовался посадочный модуль, в котором размещались марсоходы, и была расширена рампа для их спуска, установка двигателей над марсоходом означала, что его колеса могли касаться поверхности, эффективно выполняя функцию шасси и экономя дополнительный вес, связанный с транспортировкой посадочной платформы.
|
|
|
|
Но инженеры не были уверены, как подвесить большой марсоход на тросах, чтобы он не раскачивался бесконтрольно. Посмотрев на то, как эта проблема была решена для огромных грузовых вертолетов на Земле (называемых небесными кранами), они поняли, что реактивный ранец Curiosity должен чувствовать раскачивание и управлять им.
|
|
|
|
"Все эти новые технологии дают вам реальный шанс добраться до нужного места на поверхности", - сказал Чен.
|
|
|
|
Лучше всего то, что эту концепцию можно было бы использовать для более крупных космических аппаратов — не только на Марсе, но и в других частях Солнечной системы. "В будущем, если вам понадобится служба доставки полезной нагрузки, вы сможете легко использовать эту архитектуру для спуска на поверхность Луны или в другое место, даже не касаясь земли", - сказал Мэннинг.
|
|
|
|
Источник
|
