Redaktora piezīme: šo viesu ziņu ir uzrakstījis Andijs Tomasviks, elektrotehniķis, kurš seko kosmosa zinātnei un tehnoloģijai.
Viens no tehniski grūtākajiem visu turpmāko komandēto misiju uz Marsu uzdevumiem ir droši nogādāt astronautus uz zemes. Ātram braucienam kosmosā nepieciešamais ātrums un daudz vieglākā Marsa atmosfēra rada aerodinamikas problēmu, kas līdz šim ir atrisināta tikai robotizētiem kosmosa kuģiem. Ja cilvēki kādu dienu staigās pa Marsa putekļaino virsmu, vispirms mums būs jāizstrādā labākas iebraukšanas nolaišanās un nolaišanās (EDL) tehnoloģijas.
Šīs tehnoloģijas ir daļa no nesenās Mēness Planetārā institūta (LPI) sanāksmes “Koncepcijas un pieejas Marsa izpētei”, kas notika no 12. līdz 14. jūnijam Hjūstonā, kurā uzmanība tika koncentrēta uz jaunākajiem sasniegumiem tehnoloģijās, kas varētu atrisināt EDL problēmu.
No daudzajām sanāksmē prezentētajām tehnoloģijām šķita, ka lielākā daļa ir saistīta ar daudzpakāpju sistēmu, kas satur vairākas dažādas stratēģijas. Dažādās tehnoloģijas, kas aizpildīs šos līmeņus, ir daļēji atkarīgas no misijas, un visām tām joprojām ir nepieciešama papildu pārbaude. Trīs no visplašāk apspriestajiem bija hiperskaņas piepūšamie aerodinamiskie paātrinātāji (HIAD), virsskaņas retro piedziņa (SRP) un dažādas aerobraking formas.
HIAD būtībā ir lieli karstuma vairogi, parasti sastopami daudzu veidu apkalpoti atgriešanās kapsulas, ko pēdējos 50 gados izmantojuši kosmosa lidojumos. Viņi strādā, izmantojot lielu virsmas laukumu, lai radītu pietiekamu vilkšanu caur planētas atmosfēru, lai palēninātu ceļojošo kuģi līdz pieņemamam ātrumam. Tā kā šī stratēģija gadiem ilgi ir tik labi darbojusies uz Zemes, ir dabiski tehnoloģiju pārvērst Marsā. Tomēr ar tulkošanu ir problēma.
HIAD paļaujas uz gaisa pretestību spējai palēnināt kuģi. Tā kā Marsa atmosfēra ir daudz plānāka nekā Zemes, šī pretestība nav tikpat efektīva, lai palēninātu atgriešanos. Sakarā ar šo efektivitātes kritumu tiek uzskatīts, ka HIAD var izmantot tikai kopā ar citām tehnoloģijām. Tā kā to izmanto arī kā siltuma vairogu, tas ir jāpiestiprina pie kuģa atgriešanās sākumā, kad gaisa berze dažām virsmām izraisa masīvu sildīšanu. Kad transportlīdzeklis ir palēninājies līdz ātrumam, kurā sildīšana vairs nav problēma, HIAD tiek atbrīvots, lai citas tehnoloģijas varētu pārņemt pārējo bremzēšanas procesu.
Viena no šīm citām tehnoloģijām ir SRP. Daudzās shēmās pēc HIAD izlaišanas SRP galvenokārt ir atbildīga par kuģa palēnināšanu. SRP ir nosēšanās tehnoloģijas veids, kas parasti sastopams zinātniskajā fantastikā. Vispārējā ideja ir ļoti vienkārša. Tos pašus motorus, kas paātrina kosmosa kuģi, lai izvairītos no ātruma uz Zemes, var apgriezt un izmantot, lai apturētu šo ātrumu, sasniedzot galamērķi. Lai palēninātu kuģa darbību, atgriešanās laikā apgrieziet oriģinālos raķešu pastiprinātājus vai noformējiet uz priekšu vērstas raķetes, kuras tiks izmantotas tikai nolaišanās laikā. Šai stratēģijai nepieciešamā ķīmisko raķešu tehnoloģija jau ir labi izprotama, taču raķešu dzinēji darbojas atšķirīgi, ja tie pārvietojas virsskaņas ātrumā. Jāveic vairāk testēšanas, lai izstrādātu motorus, kas var izturēt šādu ātrumu slodzi. SRP izmanto arī degvielu, kas kuģim būs nepieciešama, lai veiktu visu attālumu līdz Marsam, padarot tā braucienu dārgāku. Arī vairuma stratēģiju SRP tiek nolaisti kādā brīdī nolaišanās laikā. Svara nojume un kontrolētas nolaišanās grūtības, sekojot liesmas stabam uz nosēšanās vietu, palīdz pieņemt šo lēmumu.
Kad SRP pastiprinātāji atkrīt, lielākajā daļā dizainparaugu pārņems aerobraking tehnoloģija. Konferencē parasti apspriestā tehnoloģija bija ballīte, kombinēts balons un izpletnis. Šīs tehnoloģijas ideja ir uztvert gaisu, kas steidzas gar nolaišanās kuģi, un izmantot to, lai aizpildītu ar šo kuģi piesietās ballītes. Balonā iekļuvušā gaisa saspiešana izraisīs gāzes sasilšanu, radot karstā gaisa balonu, kam būtu līdzīgas pacelšanas īpašības kā tiem, kurus izmanto uz Zemes. Pieņemot, ka ballītē tiek iepūsts pietiekami daudz gaisa, tas varētu nodrošināt galīgo palēninājumu, kas vajadzīgs, lai nolaišanās kuģi viegli nolaistu uz Marsa virsmas, ar minimālu slodzi uz kravas. Tomēr kopējais šīs tehnoloģijas palēninātais kuģis ir atkarīgs no gaisa daudzuma, ko tas varētu ievadīt tā struktūrā. Tā kā vairāk gaisa nāk, lielāka ballīte un lielāka slodze uz materiālu, no kura tiek izgatavota balle. Ņemot vērā šos apsvērumus, tā netiek uzskatīta par atsevišķu EDL tehnoloģiju.
Šīs stratēģijas tik tikko nesaskrāpē ierosināto EDL metožu virsmu, kuras varētu izmantot cilvēka misija uz Marsu. Curiosity, jaunākais roveris, kas drīz vien nolaidās uz Marsa, izmanto vairākus, ieskaitot unikālo SRP formu, kas pazīstama kā Sky Crane. Tās sistēmu rezultāti palīdzēs zinātniekiem, piemēram, tiem, kas piedalījās LPI konferencē, noteikt, kurš EDL tehnoloģiju komplekts būs visefektīvākais visām turpmākajām cilvēku misijām uz Marsu.
Galvenā attēla paraksts: Mākslinieka koncepcija par hiperskaņas piepūšamo aerodinamisko paātrinātāju, kas palēnina kosmosa kuģa atmosfēras ienākšanu. Kredīts: NASA
Otrais attēla paraksts: Virsskaņas strūklas tiek atlaistas no kosmosa kuģa, lai palēninātu transportlīdzekli, ieejot Marsa atmosfērā pirms izpletņa izvietošanas. Attēls ir Mars Science Lab laboratorijā Mach 12 ar 4 virsskaņas retropropulsijas strūklām. Kredīts: NASA
Avots: LPI koncepcija un pieejas Marsa izpētei
