Napomena urednika: Ovaj je post o gostu napisao Andy Tomaswick, inženjer elektrotehnike koji slijedi svemirsku znanost i tehnologiju.
Jedan od tehnički najtežih zadataka bilo koje buduće misije na Mars da se astronauti sigurno spuste na zemlju. Kombinacija velike brzine potrebne za kraće putovanje u svemiru i znatno lakše marsovske atmosfere stvara problem aerodinamike koji je do sada riješen samo za robotske svemirske letjelice. Ako će ljudi jednog dana hodati po prašnjavoj površini Marsa, prvo ćemo trebati razviti bolje tehnologije spuštanja i slijetanja (EDL).
Te su tehnologije dio nedavnog sastanka Lunarnog planetarnog instituta (LPI), Koncepti i pristupi istraživanju Marsa, održanog 12. i 14. lipnja u Houstonu, koji se koncentrirao na najnoviji napredak tehnologija koje bi mogle riješiti problem EDL-a.
Od mnoštva tehnologija koje su predstavljene na sastanku, činilo se da većina uključuje višeslojni sustav koji sadrži nekoliko različitih strategija. Različite tehnologije koje će ispuniti te razine dijelom ovise o misiji i sve ih treba još testirati. Tri najčešće diskutirana bili su hipersonski aerodinamički usisivači na napuhavanje (HIAD), nadzvučni retro pogon (SRP) i različiti oblici aerobrakinga.
HIAD-i su u osnovi veliki toplinski štitnici, koji se obično nalaze u mnogim vrstama kapsule za ponovno punjenje korištene u posljednjih 50 godina svemirskim letom. Oni djeluju koristeći veliku površinu kako bi stvorili dovoljno provlačenja kroz atmosferu planeta kako bi usporili putujuće letjelice do razumne brzine. Budući da je ova strategija godinama tako dobro djelovala na Zemlji, prirodno je prevesti tehnologiju na Mars. Međutim, postoji problem s prijevodom.
HIAD-ovi se oslanjaju na otpor zraka zbog svoje sposobnosti usporavanja plovila. Budući da Mars ima znatno tanju atmosferu od Zemlje, taj otpor nije ni približno učinkovit u usporavanju ponovnog ulaska. Zbog ovog pada učinkovitosti, HIAD-ovi se smatraju samo za korištenje s drugim tehnologijama. Budući da se koristi i kao toplinski štit, mora se pričvrstiti na brod na početku ponovnog ulaska, kada trenje zraka uzrokuje masovno zagrijavanje na nekim površinama. Jednom kada se vozilo usporilo na brzinu gdje grijanje više nije problem, HIAD se pušta da bi omogućio ostalim tehnologijama da preuzmu ostatak procesa kočenja.
Jedna od tih drugih tehnologija je i SRP. U mnogim shemama, nakon oslobađanja HIAD-a, SRP postaje prvenstveno odgovoran za usporavanje plovila. SRP je vrsta tehnologije slijetanja koja se obično nalazi u znanstvenoj fantastici. Opća ideja je vrlo jednostavna. Iste vrste motora koji ubrzavaju svemirsku letjelicu kako bi izbjegli brzinu na Zemlji mogu se okrenuti i upotrijebiti za zaustavljanje te brzine na putu do odredišta. Da biste usporili brod, ili stavite originalne raketne potisnike na vraćanje ili dizajnirajte rakete usmjerene prema naprijed koje će se koristiti samo za slijetanje. Kemijska raketna tehnologija potrebna za ovu strategiju već se dobro razumije, ali raketni motori djeluju drugačije kada putuju superzvučnim brzinama. Potrebno je obaviti više ispitivanja kako bi se dizajnirali motori koji se mogu nositi sa naprezanjem takvih brzina. SRP-ovi također koriste gorivo, kojemu će letjelica morati prevoziti cijelu udaljenost do Marsa, što njegovo putovanje čini skupljim. SRP-ovi većine strategija također su izbačeni u nekom trenutku tijekom silaska. Otjecanje težine i poteškoća kontroliranog spuštanja dok slijedi stup plamena do mjesta slijetanja pomažu u donošenju te odluke.
Jednom kada SRP-ovi potisnici padnu, u većini dizajna preuzela bi se tehnologija aerobrakinga. Na konferenciji se najčešće raspravljala o tehnologiji balota, kombiniranog balona i padobrana. Ideja koja stoji iza ove tehnologije je uhvatiti zrak koji juri pored sletne letjelice i upotrijebiti je za ispunjavanje balade koja je vezana za plovilo. Stiskanje zraka koji žuri u ballute uzrokovalo bi zagrijavanje plina, ustvari stvarajući balon s vrućim zrakom koji bi imao slična svojstva podizanja kao i oni koji se koriste na Zemlji. Pod pretpostavkom da se dovoljno zraka udubi u balotu, to bi moglo pružiti konačno usporavanje potrebno za lagano spuštanje broda za slijetanje na površinu Marsa, uz minimalan stres na teret. No, ukupna količina ove tehnologije koja bi usporila obrt ovisi o količini zraka koju bi mogao unijeti u svoju strukturu. S više zraka dolazi do većeg balluta, a više naprezanja na materijalu od kojeg je izrađen ballut. Uzimajući u obzir to se ne smatra samostalnom EDL tehnologijom.
Te se strategije jedva ogrebaju po površini predloženih metoda EDL-a koje bi ljudska misija mogla koristiti na Mars. Znatiželja, najnoviji rover koji će uskoro sletjeti na Mars, koristi nekoliko, uključujući jedinstveni oblik SRP-a poznat kao Nebeska dizalica. Rezultati njegovih sustava pomoći će znanstvenicima poput onih na konferenciji LPI da utvrde koji će paket EDL tehnologija biti najučinkovitiji za sve buduće ljudske misije na Mars.
Opis slike: Umjetnikov koncept hipersoničnog aerodinamičkog usisivača na napuhavanje koji usporava ulazak atmosfere u svemirsku letjelicu. Zasluga: NASA
Drugi opis slike: Nadzvučni mlazovi ispaljuju se ispred svemirske letjelice kako bi se usporilo vozilo tijekom ulaska u marsovsku atmosferu prije aktiviranja padobrana. Slika je iz Mars Science Laboratorija na Mach 12 s 4 nadzvučna retropropulzijska mlaznjaka. Zasluga: NASA
Izvor: LPI koncept i pristupi istraživanju Marsa
