NASA дев’ять разів успішно приземлилася на Марс, покладаючись на передові моделі парашутів, масивні подушки безпеки та реактивні системи, щоб безпечно посадити космічний корабель на поверхню. Зараз інженери перевіряють, чи можливо найпростіший спосіб дістатися до поверхні Марса – це розбитися(!).
Замість того, щоб уповільнювати швидкість спуску космічного корабля, експериментальна конструкція посадкового модуля під назвою SHIELD (Simplified High Impact Energy Landing Device) використовуватиме складну основу, схожу на гармошку, яка поглинає енергію сильного удару.
Нова конструкція може значно знизити вартість посадки на Марс, спростивши складний процес входу, спуску та приземлення, а також розширивши варіанти для можливих місць посадки.
«Ми думаємо, що ми могли б піти у більш підступні райони, де ми не хотіли б ризикувати, намагаючись розмістити марсохід вартістю мільярд доларів із нашими нинішніми системами посадки», — сказав керівник проекту SHIELD Лу Гірш з Лабораторії реактивного руху (JPL) НАСА в Південній Каліфорнії. «Можливо, ми навіть зможемо висадити кілька таких у різних важкодоступних місцях, щоб побудувати мережу».
Автокатастрофи, посадки на Марс
Значна частина дизайну SHIELD запозичена з роботи, виконаної для кампанії NASA з повернення зразків з Марса. Перший крок у цій кампанії включає марсохід Perseverance, який збирає зразки гірських порід у герметичні металеві трубки; майбутній космічний корабель доставить ці зразки назад на Землю в маленькій капсулі та безпечно впаде в безлюдному місці.
«Якщо ви хочете посадити щось тверде на Землю, чому ви не можете зробити це навпаки для Марса?» – сказав Велібор Чормаркович, член команди SHIELD з JPL. «І якщо ми зможемо здійснити жорстку посадку на Марс, ми будемо знати, що SHIELD може працювати на планетах або супутниках з більш щільною атмосферою».
Щоб перевірити теорію, інженерам потрібно було довести, що SHIELD може захистити чутливу електроніку під час приземлення. Команда використовувала вежу для падіння в JPL, щоб перевірити, як пробірки Perseverance витримають тверду посадку на Землю. Висотою майже 90 футів (27 метрів) він має гігантську пращу, так звану систему запуску з лука, яка може кинути об’єкт на поверхню з тією ж швидкістю, що досягається під час посадки на Марс.
Чормаркович раніше працював в автомобільній промисловості, випробовуючи автомобілі на краш-тестах з манекенами. У деяких із цих випробувань автомобілі їздять на санках, які розганяються до високих швидкостей і врізаються в стіну чи деформований бар’єр. Існує кілька способів прискорити сани, включно з використанням стропи, схожої на систему запуску з лука. «Випробування, які ми провели для SHIELD, схожі на вертикальну версію випробувань на санках», — сказав Чормаркович. «Але замість стіни раптова зупинка стається через удар об землю».
Приголомшливий успіх
12 серпня команда зібралася біля вежі для падіння з повнорозмірним прототипом складного атенюатора SHIELD — перевернутої піраміди з металевих кілець, які поглинають удари. Вони повісили аттенюатор на грейфер і вставили смартфон, радіоприймач і акселерометр, щоб імітувати електроніку космічного корабля.
Носова пускова установка вдарила SHIELD об землю на швидкості приблизно 110 миль на годину (177 кілометрів на годину). Саме такої швидкості досягає марсіанський посадковий модуль біля поверхні після того, як його сповільнює атмосферний опір з початкової швидкості 14 500 миль на годину (23 335 кілометрів на годину), коли він входить в атмосферу Марса.
У попередніх випробуваннях SHIELD використовувалася «зона посадки» у грунт, а для цього випробування команда поклала на землю сталеву пластину товщиною 2 дюйми (5 сантиметрів), щоб зробити посадку більш жорсткою, ніж космічний корабель на Марсі. Пізніше бортовий акселерометр показав, що SHIELD зіткнувся із силою близько 1 мільйона ньютонів, що можна порівняти зі 112 тоннами, які розбиваються об нього.
Запис випробування високошвидкісною камерою показує, як SHIELD вдарився під невеликим кутом, потім відскочив приблизно на 3,5 фути (1 метр) у повітря, перш ніж перекинутися. Команда підозрює, що сталева пластина спричинила відскок, оскільки під час попередніх тестів відскоку не було.
Відкривши прототип і отримавши змодельований електронний корисний вантаж, команда виявила, що бортові пристрої — навіть смартфон — вижили.
«Єдиним обладнанням, яке було пошкоджено, були деякі пластикові компоненти, про які ми не хвилювалися», — сказав Гірш. «Загалом цей тест пройшов успішно!»
Наступний крок? Проектування решти посадкового модуля в 2023 році та визначення того, наскільки далеко може зайти їх концепція.
