这个月一直是火星探索的忙碌之一。几个国家去年6月派遣了红星球,利用了一个发射窗口。大多数有现在到了在他们八个月的航行之后。

在接下来的几天内,美国宇航局将执行直接进入火星氛围来落地马斯的耶拉德火山口的坚持不懈。

毅力,关于汽车的大小,是最大的火星有效载荷 - 它字面意思重达一吨(在地球上)。着陆后,流浪者将搜索古代生活的迹象,并收集样品最终返回地球

特派团将使用类似的硬件到2012年火星科学实验室(MSL)使命,降落了好奇罗孚,但将有一定的升级,包括改善的流动站降落准确性。

好奇心的航程提供了有关Mars 2020可能面临什么样的环境以及需要生存的技术的信息。

艺术家对火星2020的印象接近红星。NASA / JPL-CALTECH

火星:最外星人的土地

由于火星是一个敌对而偏远的环境,具有氛围比地球更薄100倍,用于传入航天器的气氛很小,以便使用空气动力学减速。

相反,幸存进入火星需要有创意混合空气动力学,降落伞,棘爪(使用发动机推力以减速到降落),并且通常是一个大型安全气囊。

此外,Martian天气模型不会实时更新,因此我们不知道探测器在进入期间将面临的环境。不可预测的天气事件,特别是沙尘暴,是着陆精度的一个原因遭遇以前任务。

美国宇航局工程师称火星入口任务的入境,下降和登陆阶段(EDL)“七分钟的恐怖。“在短短七分钟内,有无数的方法可以失败。

MARS 2020的入口,下降和降落阶段的简介。美国宇航局JPL.

热保护

2012 MSL.宇宙飞船装有4.5米直径的热屏蔽,在其血液中通过火星的气氛保护车辆。

它进入了火星氛围每秒5,900米。这是过度的,这意味着它的声速超过了五倍。

火星2020将是相似的。它将严重依赖其热保护系统,包括前散热罩和后壳隔热罩,以阻止热流损坏内部的流动站。

图为MARS 2020后壳热屏蔽(前景)和主要的PICA热屏蔽(背景)。NASA / JPL-CALTECH

在超音速速度下,火星的气氛将无法快速摆脱宇宙飞船的方式。结果,强烈的冲击波将形成在前面。

在这种情况下,车辆前部的气体将被快速压缩,导致冲击波和隔热罩之间的压力和温度巨大跳跃。

热震后流动在进入过程中加热隔热罩的表面,但隔热罩可保护内部结构免受该热量。

自MSL 2012年以来火星2020任务使用相对较大的有效载荷,这些航天器在入口阶段的过热风险较高。

但是MSL有效地规避了这个问题,大大归功于是一个专门设计的热屏蔽,这是有史以来第一个使用NASA酚醛浸渍碳烧蚀器(PICA)的火星车辆材料

MARS 2020航天器也使用的这种材料由嵌入在a中的切碎的碳纤维制成合成树脂。它非常轻盈,可以吸收巨大的热量,是一种有效的绝缘体。

指导入场

2012年MSL任务之前的所有条目都是无人指导的,这意味着他们没有通过飞行计算机实时控制。

相反,宇宙飞船旨在击中火星“输入界面“(在地面上方125公里)以一种特定的方式,在陆地陆地拿走他们的地方登陆之前。随着这个来的很大的着陆不确定性。

着陆不确定性的区域被称为着陆椭圆。NASA的20世纪70年代Viking Mars Missions有一个估计的着陆椭圆280x100km.。但是,MSL和现在MARS 2020建立了以前以前的努力。

MSL任务是第一个引导的火星条目。升级版本阿波罗指导计算机用于实时控制车辆以确保准确的着陆。

有了这个,MSL将估计的着陆椭圆减少到20×6.5km.并结束着陆距离其目标2公里。遇到任何运气,火星2020将获得类似的结果。

图为美国宇航局的各种火星着陆网站,包括拟议的毅力着陆网站。预计恒定将降落在相对较少的清晰区域。NASA / JPL-CALTECH

超音速跳伞

降落伞将用于减慢火星2020航天器足以进行最终着陆机动。与A.21.5m.直径,降落伞将是曾经在火星上使用的最大,并且必须比声速更快地部署。

在正确的时间部署降落伞对于实现准确的着陆至关重要。一个名为“范围触发器“将根据航天器的相对位置控制降落伞的部署时间来控制其所需的着陆点。

最先进的导航

在降落伞打开后约20秒,隔热罩将与航天器分开,暴露对火星环境的毅力。它的摄像头和传感器可以在接近地面时开始收集信息。

流动站的专业地形相对导航系统将通过将其转移到稳定的着陆面上安全地防止它。

恒定将比较着陆网站的预加载地图,在快速下降期间收集的图像。然后,它应该能够识别下面的地标,并估计其相对位置到地面以准确性大约40米

地形相对导航远远优于用于过去火星条目的方法。较旧的航天器必须在进入期间依赖自己的内部估计位置。

并且没有办法能够有效地重新校准这些信息。他们只能猜到它们的准确性2-3分钟当他们接近地面时。

最后的达阵

携带火星2020宇宙飞船的降落伞只能减慢它每小时320公里

安全地降落,航天器将抛弃降落伞和后壳,并使用面向地面的火箭放松一下2,100m.。这被称为“重新腐败”。

并避免使用安全气囊来降落火车站(如在MSL之前的任务中所做的那样),火星2020将使用“Skycrane”机动;当它准备自主操作时,一套电缆将慢慢降低到地面。

一旦坚持不懈地检测其轮子就安全地在地面上,它将切割连接到下降的车辆的电缆(这将在距离的某处飞出并崩溃)。

而且,七分钟恐怖将结束。谈话

坚持不懈的流动站被天空乐队放在火星土地上。NASA / JPL-CALTECH

本文已重新发布谈话在创造性的公共许可证下。阅读来源文章

图像信用:NASA / JPL-CALTECH

克里斯的研究主要与实验性高度相关。他的研究兴趣包括膨胀管和冲击隧道测试设施设计和条件开发以及使用光学技术和物理测量的行星进入空气动力学的实验研究。克里斯在他的...中有授权和共同撰写的21个期刊出版物和40个会议出版物。

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