Geçtiğimiz birkaç gün içinde NASA , Perseverance (azim) gezgini Mars’ın Jezero Krateri’ne indirmek için Mars atmosferine doğrudan bir giriş yaptı..
Perseverance, yaklaşık bir araba büyüklüğünde, Mars’ın şimdiye kadarki en büyük yüküdür – kelimenin tam anlamıyla bir ton ağırlığındadır (Dünya’da). İnişten sonra, keşif aracı eski yaşamın işaretlerini arayacak ve sonunda Dünya’ya geri gönderilmek üzere örnekler toplayacak .
Görev, Curiosity gezicisini indiren 2012 Mars Bilim Laboratuvarı (MSL) görevine benzer donanım kullanacak , ancak gelişmiş gezici iniş doğruluğu da dahil olmak üzere bazı yükseltmelere sahip olacak.
Curiosity’nin yolculuğu, Mars 2020’nin ne tür bir ortamla karşılaşabileceği ve hayatta kalmak için hangi teknolojiye ihtiyaç duyacağı hakkında bol miktarda bilgi sağladı.
Mars: Kızıl gezegen
Mars, Dünya’nınkinden yaklaşık 100 kat daha ince bir atmosfere sahip düşmanca ve uzak bir ortam olduğundan , gelen uzay aracının aerodinamik olarak yavaşlatmak için kullanabileceği çok az atmosfer var.
Aksine, Mars’a girişte hayatta kalmak için aerodinamik, paraşüt, retropropülsiyon (iniş için yavaşlamak için motor itme kuvvetinin kullanılması) yaratıcı bir karışım ve genellikle büyük bir hava yastığı gerekir.
Ayrıca, Mars hava durumu modelleri gerçek zamanlı olarak güncellenmediğinden, giriş sırasında bir sondanın hangi ortamla karşılaşacağını tam olarak bilmiyoruz. Öngörülemeyen hava olayları, özellikle de toz fırtınaları, önceki görevlerde iniş doğruluğunun zarar görmesinin nedenlerinden biri .
NASA mühendisleri, Mars’a giriş görevlerinin giriş, iniş ve iniş aşamasına (EDL) ” yedi dakikalık terör ” diyorlar . Sadece yedi dakika içinde girişin başarısız olabileceği sayısız yol vardır.
Termal koruma
2012 MSL uzay aracına , Mars’ın atmosferine inişi sırasında aracı koruyan 4,5 metre çapında bir ısı kalkanı takıldı. Mars atmosferine saniyede yaklaşık 5.900 m hızla girdi . Bu hipersoniktir, yani ses hızının beş katından fazladır.
Mars 2020 benzer olacak. Sıcak akışın içeride bulunan geziciye zarar vermesini önlemek için ön ısı kalkanı ve arka kabuk ısı kalkanı dahil olmak üzere termal koruma sistemine büyük ölçüde güvenecektir.
Hipersonik hızlarda, Mars’ın atmosferi uzay aracının yolundan yeterince hızlı çıkamayacak. Sonuç olarak, ön tarafta güçlü bir şok dalgası oluşacaktır. Bu durumda, aracın önündeki gaz hızla sıkıştırılacak ve şok dalgası ile ısı kalkanı arasında basınç ve sıcaklıkta büyük bir sıçramaya neden olacaktır.
Sıcak şok sonrası akış, giriş sırasında ısı kalkanının yüzeyini ısıtır, ancak ısı kalkanı iç yapıyı bu ısıdan korur.MSL 2012 ve Mars 2020 misyonları nispeten daha büyük yükler kullandığından, bu uzay araçları giriş aşamasında daha yüksek aşırı ısınma riski altındadır.
Ancak MSL, NASA’nın Fenolik Emprenyeli Karbon Ablator (PICA) malzemesini ilk kez kullanan özel olarak tasarlanmış bir ısı kalkanı sayesinde bu sorunu etkili bir şekilde aştı .
Mars 2020 uzay aracının da kullandığı bu malzeme, sentetik bir reçineye gömülü kesilmiş karbon fiberden yapılmıştır . Çok hafiftir, aşırı ısıyı emebilir ve etkili bir yalıtkandır.
Kılavuzlu giriş
2012 MSL görevinden önceki tüm girişler yönlendirilmemişti, yani bir uçuş bilgisayarı tarafından gerçek zamanlı olarak kontrol edilmiyorlardı.
Bunun yerine uzay aracı , Mars rüzgarlarının götürdüğü yere inmeden önce Mars’ın “ giriş arayüzüne ” (yerden 125 km yukarıda) belirli bir şekilde çarpacak şekilde tasarlandı . Bununla birlikte önemli iniş belirsizliği geldi.
İniş belirsizliği alanına iniş elipsi denir . NASA’nın 1970’lerin Viking Mars misyonları, t ahmini olarak 280x100km’lik bir iniş elipsine sahipti . Ancak hem MSL hem de Mars 2020 önceki çabalardan daha iyi performans gösterecek şekilde inşa edildi.
MSL görevi, ilk rehberli Mars girişiydi. Doğru bir iniş sağlamak için aracı gerçek zamanlı olarak kontrol etmek için Apollo kılavuz bilgisayarının yükseltilmiş bir versiyonu kullanıldı.
Bununla MSL, tahmini iniş elipsini 20×6.5 km’ye düşürdü ve hedefinden sadece 2 km uzağa indi . Herhangi bir şansla, Mars 2020 benzer sonuçlar elde edecek.
Süpersonik paraşütle atlama
Son iniş manevralarının gerçekleştirilmesine yetecek kadar Mars 2020 uzay aracını yavaşlatmak için bir paraşüt kullanılacak. Bir ile 21.5m çapı, paraşüt hiç Mars’ta kullanılan büyük olacak ve daha hızlı ses hızından daha konuşlandırılacak gerekecektir.
Paraşütü doğru zamanda konuşlandırmak, doğru bir iniş yapmak için kritik olacaktır. ” Menzil tetikleme ” adı verilen yepyeni bir teknoloji , uzay aracının istenen iniş noktasına göre göreceli konumuna göre konuşlandırma süresini kontrol edecek.
Son teknoloji navigasyon
Paraşüt açıldıktan yaklaşık 20 saniye sonra, ısı kalkanı uzay aracından ayrılacak ve Perseverance’ı Mars ortamına maruz bırakacak. Kameraları ve sensörleri yere yaklaştıkça bilgi toplamaya başlayabilir.
Gezginin özel araziye bağlı navigasyon sistemi, onu sabit bir iniş yüzeyine yönlendirerek güvenli bir şekilde iniş yapmasına yardımcı olacaktır.
Azim, iniş bölgesinin önceden yüklenmiş bir haritasını hızlı inişi sırasında toplanan görüntülerle karşılaştıracaktır. Daha sonra, aşağıdaki yer işaretlerini belirleyebilmeli ve yere göre göreceli konumunu yaklaşık 40 m’lik bir doğrulukla tahmin edebilmelidir .
Araziye bağlı navigasyon, geçmiş Mars girişleri için kullanılan yöntemlerden çok daha üstündür. Daha eski uzay araçları, giriş sırasında konumlarının kendi iç tahminlerine güvenmek zorunda kaldı ve bu bilgiyi etkili bir şekilde yeniden kalibre etmenin bir yolu yoktu.
Sadece yere yaklaştıkça yaklaşık 2-3 km hassasiyetle nerede olduklarını tahmin edebildiler .
Ve son hamle..
Mars 2020 uzay aracını taşıyan paraşüt, onu yalnızca saatte yaklaşık 320 km’ye kadar yavaşlatabilir .Güvenli bir şekilde iniş yapmak için, uzay aracı paraşütü ve kabuğunu fırlatacak ve son 2.100 metre boyunca yavaşlamak için yere bakan roketleri kullandı . Buna “retropropülsiyon” denir.
Ve gezgini yere indirmek için hava yastıkları kullanmaktan kaçınmak için (MSL’den önceki görevlerde yapıldığı gibi), Mars 2020 “skycrane” manevrasını kullanacak; bir dizi kablo, otonom operasyon için hazırlanırken Perseverance’ı yavaşça yere indirecektir.
Perseverance, tekerleklerinin güvenli bir şekilde yerde olduğunu algıladığında, onu iniş aracına bağlayan kabloları kesecek (bu da uçup gidecek ve uzakta bir yere çarpacak).
Ve bütün bu stres yedi dakikalık stresti.
Yorumlar
0 Yorumlar
