Mühendis Abel Dizon, Mars Numune İadesi kampanyası için NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından tasarlanan prototip iniş aracı için düşme testlerinin nasıl yapıldığını açıklıyor. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Kızıl Gezegene inen en ağır uzay aracının etkisini absorbe etmek için sağlam bacaklara ihtiyaç vardır.
NASA’lar Perseverance gezgini, planlanan Mars Örnek İade kampanyası için kaya çekirdeği örnekleriyle dolu tüpleri toplamaya devam ediyor. NASA ve ESA’nın (Avrupa Uzay Ajansı) ortak çabası, Mars’tan bilimsel olarak seçilmiş örnekleri, Kızıl Gezegene getirilebilecekten çok daha karmaşık laboratuvar ekipmanlarıyla Dünya’da incelenmek üzere geri getirmeyi amaçlıyor. Mühendisler, bu örneklerin Dünya’ya getirilmesine yardımcı olacak Örnek Alma Aracını tasarlamakla meşgul. Bu çabanın bir parçası olarak, iniş aracının bacaklarının ve ayak tabanlarının prototiplerini NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda (JPL) test ediyorlar.
Mühendislerin nasıl test ettiğini görün Kızıl Gezegene inecek en ağır uzay aracı için tasarımlar: Mars Örnek İade kampanyasının iniş aracı. Katkıda bulunan: NASA/JPL-Caltech
Mars’a En Ağır Uzay Aracının İnişi
NASA, onlarca yıllık başarılı Mars inişlerinden öğrendiklerini alıyor ve bu dersleri Örnek Alma Aracı konseptine uyguluyor. 5.016 pound (2.275 kilogram) kadar, Mars’a henüz inmemiş en büyük uzay aracı olacak. Uzay aracının Mars’a inişini yavaşlatmak için yeni nesil paraşütlere ve 12 roket motoruna güvenmenin yanı sıra iniş aracının, inişin etkisini absorbe etmeye yardımcı olacak bacaklarına ihtiyacı olacak.
Uzay aracı, Perseverance’ın roketini fırlatacak bir roket taşıyacak. dikkatlice paketlenmiş numuneleri bekleyen bir yörünge aracına gönderin. ESA tarafından sağlanacak 2,5 metrelik bir robot kol, bu numune tüplerini rokete yükleyecek. İniş aracı, numune deposuna bırakılan tüpleri almak için yedek olarak görev yapmak üzere en fazla iki mini helikopter taşıyabilir. Bu nedenle iniş aracının ağır olması gerekiyor.
Başka bir JPL mühendisi olan Morgan Montalvo, iniş aracının “ayak parmağına çarpacağı” bir senaryoyu test etmek için prototipin altındaki zemine korkuluklar yerleştiriyor. Mars’a inerken bir kayaya karşı. Kredi: NASA/JPL-Caltech
JPL mühendisleri, iniş sırasında enerjinin nasıl emileceğini anlamak için bu yılın başlarında tasarım ve sonraki testler için bilgi sağlayacak düşme testleri gerçekleştirdi. Bir dizi test, sekizde üç ölçekli erken konsept iniş aracı modelini sert bir zemine düşürmeyi içeriyordu; diğeri ise tam boyutlu bir ayak tabanını simüle edilmiş Mars toprağına çarpmaya odaklanıyordu. Ekip, tasarımı geliştirirken test sırasında gözlemlediklerini uygulayabilir.
Test Etme ve İyileştirme
“Bu iniş aracı ile başladığımız tasarım arasında zaten gece gündüz farkı var. ” dedi testlerde çalışan JPL mühendisi Morgan Montalvo.
Ekip, uzay aracı belirli bir açıyla yere indiğinde ve bir yere “ayak parmağını çarptığında” ne olacağı da dahil olmak üzere olası her iniş senaryosunu düşünmelidir. kaynak. Bir dizi test sırasında böyle bir zorluk yaratmak için, mini iniş aracını belirli bir açıyla yere gönderen bir sarkaçtan bir prototip sarkıttılar. Tripodlardaki kameralar, zeminde büyük siyah metal bir plaka olan iniş yüzeyini çevreliyordu. Alçak bir korkuluk kaya gibi iki katına çıktı.
Bu kurulum, JPL’de gelecekteki bir Mars iniş aracı için 16 inç çapındaki (40 santimetre çapında) bir ayak tabanını test etmek için kullanılıyor. Ayak tabanı, ne kadar derine batacağını görmek için 10.000 pound (4.536 kilogram) simüle edilmiş Mars toprağıyla dolu bir test yatağına daldırıldı. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Montalvo 3-2-1’e geri sayım yaptı ve iniş aracı büyük bir gürültüyle aşağıya doğru ilerleyerek korkuluklara çarptı. Ekip daha sonra yüksek hızlı videoyu incelediğinde bacağın ana desteklerinden birinde gözle görülür bir yalpalama fark ettiğinde şaşırdı. İniş aracının boyutunu artırdığınızda bu yalpalama daha da belirgin olacaktır. Buna karşılık, bu kuvvetleri karşılayacak daha güçlü uçuş payandaları tasarlanacak.
Ekip ayrıca iniş aracının şasisini bacaklarına bağlayan çelik çubuklar olan “yük sınırlayıcılarını” da test etti. Yere temas sırasında bacaklar hareket ettiğinde çubuklar bükülmeye zorlanır ve darbenin bir kısmını emer. Sınırlayıcılar InSight gibi geçmişteki iniş araçlarında kullanılmıştı ancak bu prototipte daha büyükler ve son tasarımda daha da büyük olacaklar.
“Bu çelik çubukları asla yalnızca ellerinizle bükemezsiniz. dedi Montalvo. “Onlara ne kadar kuvvet uygulandığını ve bir düşüşten sonra onları neredeyse yarı yarıya büktüğünü görmek oldukça çılgınca.”
Ağır Ayaklı Uzay Aracı
İniş aracının tam boyutlu ayak tabanları test edildi 10.000 pound (4.536 kilogram) tozlu, Mars benzeri toprakla dolu bir kutuda gerçekleşiyor. Çapı yaklaşık 16 inç (41 santimetre) olan düz, yuvarlak ayak tabanı, neredeyse yarım tonluk demir ağırlık plakalarından oluşan bir düzeneğe bağlanır.
Test yatağının lideri Patrick DeGrosse, bir test sırasında nöbet tuttu. iniş ayağı toprağa daldı ve bir toz bulutu fırlatırken derin bir girinti bıraktı. Çarpmanın etkisiyle binanın duvarları sarsıldı. Daha sonra, yüksek hızlı kameralar enerjinin yastıktan nasıl yayıldığını gösterdi.
JPL mühendisi Patrick DeGrosse, bir grup mühendis arkadaşıyla birlikte tam boyutlu bir iniş ayak tabanının düşme testinden elde edilen verileri inceliyor. . Kredi: NASA/JPL-Caltech
DeGrosse, “İniş aracının ayaklarının, aracın alt kısmı yüzeye çarpacak kadar batmasını istemiyoruz” dedi. “Ve iniş aracının yüzeyde oldukça düzgün olduğundan emin olmak istiyoruz. Sağlam olması gerekiyor çünkü iniş yeri aynı zamanda roketin havalanabileceği bir platform da.”
Her testten sonra DeGrosse toprak yatağını her seferinde 4 inç olacak şekilde yeniden inşa ediyor ve malzemeyi sıkıştırarak sağlam olduğundan emin oluyor. bilim adamlarının Mars’ta olmasını beklediği şekilde sıkıştırılmış. Ekibin ayak tabanının toprakla nasıl etkileşime girdiğini anlaması için koşulların da tutarlı olması gerekir. Bu nedenle DeGrosse bu zaman alıcı süreci ayda dört kez tekrarlıyor.
“Bu testi yapabilmek için Mars’ı birden çok kez yeniden inşa etmeniz gerekiyor” dedi.