InSight tåler for en landing på Mars. Romfartøyet vil ta seg til rette og lande via en velprøvd og sann metode, men selv om NASA har trukket dette stuntet før, trenger dusinvis av ting å gå nøyaktig riktig under innkjøring, nedstigning og landing (EDL) for at InSight kan komme trygt fram til overflaten av den røde planeten.
Klokken 14.47 EST mandag 26. november, vil InSight-landeren treffe toppen av den martiske atmosfære, omtrent 125 kilometer over overflaten, og reise med 5, 5 kilometer per sekund (12 000 mph). Fartøyets ablative silica-varmeskjold vil stige til en temperatur på mer enn 1500 grader celsius - varmt nok til å smelte stål. Rundt tre og et halvt minutt etter atmosfærens innreise vil romskipet fortsatt sive mot bakken i supersoniske hastigheter. En fallskjerm vil distribuere for å retardere så mye som mulig, varmeskjoldet vil sprute, og romskipet vil begynne å lete etter bakken med en radar. Omlag seks minutter etter å ha truffet atmosfæren, vil landeren skille seg fra bakskallet - fremdeles reise rundt 180 mph - og skyte av sine retro raketter for å bringe den resten av veien hjem, og berøre omtrent et minutt senere.
Hvis alt går riktig - mens ingeniører overvåker kontrollskjermer under "syv minutter av terror", og ikke klarer å styre det fjerne fartøyet i sanntid, vil InSight hvile i Elysium Planitia mandag etter høsttakkefesten og forberede seg på å begynne å studere seismologien og indre varme fra Mars. NASA kan trøste seg med at slike landinger har lyktes i fortiden, men når du prøver å lande et fartøy som er milevis av kilometer unna, er det umulig å forberede seg på enhver begivenhet.
(Emily Lakdawalla for The Planetarium Society) Hver gang en Mars-landing nærmer seg, får romfans en god statistikk. Før Curiosity landet, “har mer enn halvparten av alle Mars-oppdrag mislyktes.” Før Europas ExoMars-lansering, “har flere oppdrag mislyktes enn ikke: 28 flopper sammenlignet med 19 suksesser.” Etter at ExoMars-orbiter lyktes, men landsmakten gjorde det ikke ( i det minste, ikke helt): "Av de rundt et dusin robotlander- og roveroppdrag som ble lansert til Mars, har bare syv lyktes."
Statistikken er dramatisk, men historien de forteller er litt datert. Det var et spektakulært løp av svikt i siste del av 1900-tallet - Mars 96, Mars Observer, Mars Climate Orbiter og Mars Polar Landers tap fortsatt svir. Men mens Russland aldri har oppnådd en fullstendig suksess på Mars, har NASA, European Space Agency (ESA) og Indian Space Research Organization (ISRO) alle ganske mye spikrede orbitalinnsatser på Mars siden Y2K. Kina, India og Japan har sine andre Mars-bundne oppdrag i verkene, og De forente arabiske emirater planlegger sine første, for ikke å snakke om ambisjonene fra flere private enheter.
Mars-baneinnsatser har blitt relativt rutinemessige i det 21. århundre, men Mars-landinger er fortsatt noen av de vanskeligste dypfartsoppdragene som noen gang er forsøkt. ESAs to vellykkede omløpere omfattet begge bittesmå landere som aldri ble hørt fra etter berøring, selv om ExoMars 'Schiaparelli lander returnerte data nesten helt til overflaten.
Tre ting gjør en Mars-landing mye vanskeligere enn en månelanding - eller en jordlanding, for den saks skyld. For det første, i motsetning til månen, er Mars for langt unna for at ethvert jordbundet menneske kan være i løkken under et landingsforsøk. Tiden det tar for et signal å reise fra Mars til Jorden og tilbake er aldri mindre enn ni minutter og er vanligvis mye lengre, så når vi kan høre og svare på et signal om at romfartøyet vårt har truffet toppen av atmosfæren, sluttresultatet, på en eller annen måte, har allerede skjedd.
Det andre problemet er Mars 'atmosfære. Det er både for mye og for lite. På jorden, når astronauter og prøvekapsler kommer tilbake fra verdensrommet, kan vi beskytte romfartøyet bak varmeskjold og bruke friksjonen til atmosfærisk inngang for å bremse det hypersoniske håndverket til subsoniske hastigheter. Når den flamme delen er over, kan vi ganske enkelt sprette ut en fallskjerm for å redusere hastigheten ytterligere og drive til et forsiktig (eller i det minste overlevende) nedslagsfelt på land eller vann.
Mars 'atmosfære er tykk nok til å generere en brennende inngang, som krever et varmeskjold, men det er for tynt for en fallskjerm alene til å bremse et romfartøy som kommer inn til en sikker landing. Da Curiosity traff toppen av Mars 'atmosfære i 2012, reiste den med 5, 8 kilometer per sekund (13 000 mph). Da varmeskjoldet hadde gjort alt det kunne gjøre, slynget romfartøyet seg fortsatt mot bakken med 400 meter per sekund (895 mph). Curiosity fallskjerm kunne, og gjorde, bremse den, men bare til 80 meter per sekund (179 mph). Å treffe bakken med den hastigheten er ikke overlevelig, heller ikke for en robot.
På en luftløs verden som månen, er det ikke nødvendig med varmeskjold og fallskjerm gir deg ikke noe. Men frykt ikke, vi har hatt teknologien for månelandinger siden 1960-tallet: ta noen raketter og pek dem nedover, og avbryt fartøyets hastighet.
Atmosfæren gjør ting litt vanskeligere på Mars, skjønt. Med bevegelig luft som en ekstra faktor, kan uforutsigbare vinder legge til en like uforutsigbar horisontal hastighet til et synkende romskip. Av denne grunn er landingsregioner på Mars pålagt å ha lave regionale bakker. Høye horisontale vinder pluss høye skråninger kan sette en lander mye lenger fra, eller nærmere bakken, enn den forventer - og begge situasjoner kan uttale katastrofe.
Illustrasjon av NASAs InSight-lander som er i ferd med å lande på overflaten av Mars. (NASA / JPL-Caltech) Så en Mars-lander trenger tre teknologier for å nå overflaten: et varmeskjold, en supersonisk settbar fallskjerm og retrorockets. Viking-oppdragene til Mars på midten av 1970-tallet utarbeidet av testoppskyting av fallskjerm på suborbitalraketter for å bekrefte at de kunne blåse uten å makulere i raskere enn lydhastigheter. Alle vellykkede landinger fra Mars siden den gang (alle av dem NASA) har stolt på fallskjerm med Viking-arven. Nylig har NASA jobbet med en ny innsats for å utvikle retardasjonsteknologier som er i stand til å lande romfartøy tyngre enn Viking-sonder - en innsats som i utgangspunktet ikke var vellykket, noe som resulterte i katastrofalt strimlede fallskjerm. (Nyere tester har fungert bedre.)
Når vi husker alt dette, hva vet vi om hva som gikk galt for nylig mislykkede Mars-landere? For to av dem - Mars Polar Lander og Beagle 2 - kan vi bare spekulere. Romfartøyet hadde ingen evne til å overføre sanntids telemetri-data da de kom ned. Mars Polar Lander-svikten lærte NASA en viktig leksjon: Hvis vi skal lære noe av feilene våre, må vi samle så mye data vi kan opp til svikt. Helt siden Mars Polar Lander styrtet i overflaten i slutten av 1999, har hver Mars-lander bortsett fra ESAs Beagle 2 overført data til en orbiter som registrerte rå radiosignaler for fremtidig analyse i tilfelle feil.
I disse dager er det mange omløpere på Mars, så vi kan gjøre det enda bedre. Det er alltid en orbiter som hører på og spiller inn hver siste bit av radiosignal fra en lander, bare i tilfelle en katastrofe. Og det er vanligvis en sekundær bane som ikke bare lytter til signalet, men avkoder det og videresender informasjonen til Jorden så raskt som den sakte lysløpet tillater. Denne "bøyede røret" dataoverføringen har gitt oss det adrenalin-snørte sanntidsbildet av Mars-landingsforsøk.
Et kart over Mars som viser plasseringene av alle syv av NASAs vellykkede landinger sammen med InSights landingsplass i den flate regionen Elysium Planitia. (NASA) Når InSight lander, vil det falle til Mars Reconnaissance Orbiter å registrere telemetri for fremtidig disseksjon hvis forsøket mislykkes. For å få sanntidsdata om landingen, har InSight imidlertid fått med seg to små romfarlige ledsagere: MarCO CubeSats, som hver er omtrent tre meter lang. Mars Cube One-romfartøyet er den første interplanetære CubeSats noensinne. Hvis håndverket lykkes, vil verden få sine sanntidsrapporter om InSights landing, og de små romrobotene vil bane vei for fremtidige, mindre og billigere turer til Mars.
Men foreløpig er alle øyne på InSight. NASA har landet med suksess syv ganger, og før måneden er ute, skal romfartsorganet prøve å gjøre det åtte.
Emily Lakdawalla er en planetarisk evangelist ved The Planetarium Society og redaktøren av samfunnets kvartalsvise publikasjon, The Planetetary Report. Hennes nye bok er The Design and Engineering of Curiosity: How Mars Rover utfører jobben sin .
Design og prosjektering av nysgjerrighet: Hvordan Mars Rover utfører jobben sin
Denne boken beskriver den mest komplekse maskinen som noen gang er sendt til en annen planet: Curiosity. Det er en ett tonns robot med to hjerner, sytten kameraer, seks hjul, atomkraft og en laserstråle på hodet. Ingen mennesker forstår hvordan alle systemene og instrumentene fungerer. Denne essensielle referansen til Curiosity-oppdraget forklarer konstruksjonen bak hvert system på rover, fra sin rakettdrevne jetpack til sin radioisotop termoelektriske generator til det fiendisk komplekse prøvehåndteringssystemet.
Kjøpe
