ENTRY czyli wejście w atmosferę Marsa

W poprzednim poście krótko napisałem o budowie kosmicznego „pocisku”, którym łazik Curiosity mknie na Marsa z zawrotną prędkością około 20 tyś. km na godzinę. W następnych 3 postach postaram się przybliżyć Wam procedurę bezpiecznego lądowania na planecie.

Entry to pierwsze 4 z 7 bardzo dokładnie przemyślanych „minut grozy”, w trakcie których pojazd zwolni wprost do 0. Bardzo karkołomny manewr, nad którym mają zapanować zaprogramowane układy kapsuły. Tutaj, na Ziemi nie będziemy mieli żadnego wpływu na przebieg lądowania. Sygnał radiowy oznajmiający wejście kapsuły w atmosferę Czerwonej Planety dotrze na Ziemie kilka minut zetknięciu się Curiosity z powierzchnią Marsa.

W tej chwili w JPL w Pasadenie trwają ostatnie przygotowanie do tego momentu. Wczoraj ponownie uruchomione pędniki rakietowe zmieniły prędkość obrotową robota (w tej chwili kapsuła wykonuje 2 obroty na minutę) i nakierowały go dokładnie w miejsce zetknięcia z atmosferą. Na dwie godziny przed wejściem pojazdu w atmosferę rakiety zatrzymają całkiem ruch obrotowy kapsuły, wtedy też zostanie odłączona cruise stage.

Tuż przed wejściem w atmosferę „nos” żaroodpornej tarczy zostanie ustawiony odpowiednim kątem – manewr uda się wykonać odrzucając dwa, 75 kilogramowe „balansy”. Miejsce zetknięcia z atmosferą wyliczono jako punkt znajdujący się 131 km nad miejscem lądowania.

Siły działające na kapsułę MSL w chwili wejścia w atmosferę

W chwili wejścia w marsjańską atmosferę kapsuła nie zachowuje się jak spadający kamień. Kąt natarcia oraz prędkość i rzadka atmosfera planety wytworzą siłę nośną – będzie ona leciała, powoli hamując w rzadkim marsjańskim powietrzu. Taki stan umożliwi niewielką kontrolę lotu MSL, kapsuła będzie mogła poruszać się w górę, dół i na boki, w zależności od wskazań komputera. Nawigacja będzie przebiegać w oparciu o stałe – punkt wejścia w atmosferę, mapę planety jak i informacje o ruchu kapsuły, dostarczone przez żyroskopy. Zastosowanie tego rozwiązania (guided entry) jest pionierskie w dziejach podboju kosmosu i pozwoliło na znaczne zawężenie obszaru, w jakim robot zetknie się z powierzchnią. Dopóki nie otworzy swojego spadochronu, wpływ atmosfery jest w pełni korygowany przez decyzje komputera.

Wielkość robota, kąt natarcia, masa i niespotykana prędkość ok. 6km na sekundę biją na głowę wszystkie wartości, jakimi charakteryzowały się inne misje lądujące na Marsie. Wszystko to zmusiło inżynierów NASA do wybudowania maksymalnie lekkiej i efektywnej osłony termicznej. Zastosowana w przypadku MSL „muszla” zbudowana jest z nowoczesnych materiałów PICA (Phenolic Impregnated Carbon Ablator). Średnica tej osłony wynosi 4,5 m.

W 75 sekund po wejściu w atmosferę planety osłona ta osiągnie szczytową temperaturę ponad 2100st Celsjusza – większą od temperatury stopionej lawy. Konstrukcja osłony zapobiega przedostaniu się tego żaru do wnętrza kapsuły. W skutek hamowania atmosferycznego kapsuła MSL wytraci 90% prędkości a przeciążenie jakie wytworzy manewr może wynieść do 15g!  90 sekund po wejściu MSL przestaje zwalniać. W tym momencie jego prędkość powinna wynosić około 1500 km na godzinę – najwyższa pora otworzyć spadochron.

Zanim statek przejdzie do fazy zejścia (descent), pozbędzie się jeszcze kilka kilogramów „zbędnego” ładunku. Na tę chwilę kapsułę MSL wyposażono w 6 25kg obciążników po przeciwnej stronie do poprzednio wyrzuconych balansów. Na potrzeby lądowania zabrano w sumie 300 kg dodatkowego, „martwego” ładunku! Przy cenie 16000 $ za każdy wyniesiony w kosmos kilogram taka ilość może dziwić. Niestety, Wielkie Rzeczy wymagają wielkich pieniędzy (i poświęceń – przyp. autor:)).

Tym razem zmiana środka ciężkości ma umożliwić lot, który nazwano SURF (Strighten Up and Fly Right). Przy okazji, kapsuła obróci się o 180 stopni, celując radarem powierzchniowym we właściwą stronę. Za chwilę odpalone ładunki wystrzelą spadochron, o czym napiszę w następnym poście.

na podst. MSL Press Kit

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s