NASA Mars Rover Riskante Landing Plan: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung

Um 10:31 Uhr PDT am 5. August, nach fast neun Monaten der Reise, NASA Mars Science Laboratory Mission (mit einem Rover namens Curiosity) wird auf dem Roten Planeten ankommen.

Der 2,5-Milliarden-Dollar-Rover wird eine zweijährige Quest beginnen, um das Innere des Mars-Gale-Kraters zu erforschen und dort nach Spuren eines uralten Ozeans zu suchen. Aber bevor diese Jagd beginnen kann, muss Curiosity landen.

Die Landesequenz des Mars Science Laboratory war bereits vor der am 26. November 2011 gestarteten Mission Gegenstand vieler Diskussionen. Die "Eintritts-, Abstiegs- und Landungssequenz" des Raumschiffs wird als "sieben Minuten Terror" bezeichnet und erfordert viele Dinge, um perfekt zu funktionieren richtig - alles bevor irgendjemand auf der Erde ein einziges Signal empfängt, aufgrund der langen Zeit, die benötigt wird, um Informationen vom Mars zur Erde zu transportieren.

"Bis wir das erste Signal bekommen, das sagt, okay, ich habe jetzt die Spitze der Atmosphäre erreicht, in Wirklichkeit war der Rover schon sieben Minuten an der Oberfläche", sagte Steven Sell, stellvertretender Leiter für Entry , Descent and Landing am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. "Es ist, als ob dein Kind im großen Spiel spielt und du nur dort auf der Tribüne sitzen und zuschauen kannst. Es ist ein Nagel-Beißer auf dem ganzen Weg."

Wenn der Rover der Curiosity den Mars erreicht, wird er mit einer Geschwindigkeit von 13.000 Meilen pro Stunde (21.000 km / h) unterwegs sein. Innerhalb von sieben Minuten muss das Fahrzeug auf eine Geschwindigkeit von null Meilen pro Stunde herunterfahren - alles natürlich in einem Stück und an der richtigen Stelle. [Mars Rover's Sky Crane Landing (Infografik)]

Schritt eins

Der erste Schritt in diesem Prozess wird ein geführter Eintritt sein, während dem das gesamte MSL-Raumfahrzeug (das derzeit aus dem Rover und der Abstiegsstufe besteht, die in einer schützenden Flugzeughülle verstaut ist) seinen Kurs in Richtung seiner Landedellipse von 12 mal 5 Meilen einstellen wird - nur ein Achtel der Größe der Landungsziele früherer Rover.

Da es die Marsatmosphäre bei mehr als 13.000 mph beeinflusst, wird MSLs Hitzeschild die Hauptlast der durch die Verzögerung erzeugten Reibungswärme tragen und bald bei Temperaturen von bis zu 870 Grad Celsius weißglühend leuchten. Auch dadurch wird sich MSL immer noch physisch dem Gale Crater nähern und Raketen abfeuern, um es auf Kurs zu halten.

Die Atmosphäre auf dem Mars, 100 Mal dünner als die der Erde, ist nicht dicht genug, um MSL selbst zu verlangsamen. An diesem Punkt wird ein Fallschirm eingesetzt - buchstäblich die größte Überschall-Schurrenrutsche, die je geschaffen wurde -, um MSL von 1.000 mph (1.600 km / h) auf etwa 320 km / h herunterzufahren, wodurch das Raumfahrzeug 9 G Kraft ausgesetzt wird. (Das ist das Neunfache der Erdanziehungskraft.)

Da sich die Oberfläche des Mars immer noch schnell nähert, wird der Hitzeschild des Raumfahrzeugs abgeworfen, wodurch der eigentliche Rover freigelegt wird und es dem Radarführungssystem ermöglicht, zu bestimmen, wie hoch dieser ist. Dies ist einer der wichtigsten Teile des Abstiegs, da MSL erst dann in der Lage ist, seine Höhe zu überprüfen.

"Wenn sich der Hitzeschild löst und das Radar anspringt, werden wir brauchen um den Boden zu finden ", sagte Sell." Wenn wir das Hitzeschild auswerfen, sind wir zu hoch, als dass das Radar den Boden sehen könnte, also müssen wir sehr lange 20 bis 30 Sekunden warten, bis zu einer Minute, bis Das Radar kann nahe genug am Boden sein, um es sehen zu können. Ohne diese Lösung versucht es nicht einmal den Rest der Landung. "

Und wenn das alles erledigt ist, wird es wirklich interessant werden.

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Aufsetzen

Mit fast 2.000 Pfund (900 kg) ist Curiosity einfach zu groß, um wie frühere Rover mit Airbags zu landen. Stattdessen entwickelten die Ingenieure eine Methode, die noch nie zuvor versucht wurde: ein Sky-Kran.

Wenn MSL genau die richtige Höhe erreicht, wird seine Abstiegsstufe, die den Curiosity-Rover innerhalb der Sky-Kran-Struktur ergreift, aus der Flugzeughülle fallen und schnell ihre Schubdüsen abfeuern, sie sicher von der zurück fallenden Hülle wegbewegen und sie weiter verlangsamen.

Die Neugierde wird durch die Abstiegsstufen stetig nach unten getragen, die ihre Mars Descent Imager (MARDI) Kamera benutzen, um über ihr Ziel zu manövrieren und einmal in einer Höhe von 20 Metern (etwa 65 Fuß) Raketen zu benutzen, während sie sich senken der Rover rutscht an Zaumzeug und Nabelschnur an die Oberfläche - alle drei tragen das Gewicht des Rovers.

Obwohl das System auf der Erde mit Simulationen und sehr fortschrittlichen Computermodellen erschöpfend getestet wurde, wird es das erste Mal, wenn es vollständig ausgeführt wird, während der tatsächlichen Landung auf dem Mars sein.

"Es ist der ultimative Feldtest", sagte Sell.

Sobald Curiosity aufgesetzt hat, werden die Seile abgeschnitten und die Abstiegsstufe wird sicher zur Seite springen und auf die Marsoberfläche so weit abstürzen, dass keine Gefahr für den Rover entsteht. An diesem Punkt ist Curiosity bereit, seine Mission zu beginnen.

Das heißt, solange alles genau und genau wie geplant verläuft. In der Nacht zum 5. August wird die ganze Welt - ganz zu schweigen von ein paar Leuten bei JPL - zuschauen, wie ein Rover in der Größe eines Mini Cooper Hunderte von Millionen von Kilometern auf der Oberfläche landen kann von einem anderen Planeten.

"Wir haben uns seit vielen, vielen Jahren darauf vorbereitet ... wir freuen uns darauf, rauszukommen und dieses Ding zu landen", sagte Sell.

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Der NASA-Rover Curiosity - das Herzstück der 2,5-Milliarden-Dollar-Mission des Mars Science Laboratory (MSL) der NASA - landete am 5. August auf dem Mars.Wie viel weißt du über Curiosity und seine Mission?