Σημείωση του συντάκτη: Αυτή η θέση επισκεπτών γράφτηκε από τον Andy Tomaswick, έναν ηλεκτρολόγο μηχανικό που παρακολουθεί τη διαστημική επιστήμη και την τεχνολογία.
Ένα από τα πιο τεχνικά δύσκολα καθήκοντα οποιωνδήποτε μελλοντικών επανδρωμένων αποστολών στον Άρη είναι να φέρει τους αστροναύτες με ασφάλεια στο έδαφος. Ο συνδυασμός της υψηλής ταχύτητας που απαιτείται για ένα σύντομο ταξίδι στο διάστημα και της πολύ ελαφρύτερης αττικής ατμόσφαιρας δημιουργεί ένα πρόβλημα αεροδυναμικής που έχει επιλυθεί μόνο για ρομποτικά διαστημικά σκάφη μέχρι στιγμής. Αν κάποιος περπατήσει μια μέρα στη σκονισμένη επιφάνεια του Άρη, θα πρέπει πρώτα να αναπτύξουμε καλύτερες τεχνολογίες Entry Descent and Landing (EDL).
Αυτές οι τεχνολογίες αποτελούν μέρος μιας πρόσφατης συνεδρίασης του συνεδρίου Lunar Planetary Institute (LPI), The Concepts and Approaches for Mars Exploration, που πραγματοποιήθηκε στις 12-14 Ιουνίου στο Χιούστον, το οποίο επικεντρώθηκε στις τελευταίες εξελίξεις στις τεχνολογίες που θα μπορούσαν να λύσουν το πρόβλημα EDL.
Από το πλήθος των τεχνολογιών που παρουσιάστηκαν στη συνάντηση, οι περισσότερες φάνηκαν να περιλαμβάνουν ένα σύστημα πολλαπλών επιπέδων που περιλαμβάνει διάφορες διαφορετικές στρατηγικές. Οι διαφορετικές τεχνολογίες που θα καλύψουν αυτές τις βαθμίδες εξαρτώνται εν μέρει από την αποστολή και όλες χρειάζονται ακόμη περισσότερες δοκιμές. Τρία από τα πιο ευρέως συζητημένα ήταν τα Υπερηνικά Φουσκωτά Αεροδυναμικά Επιβραδυντικά (HIADs), το Υπερηχητικό Ρετρό Προώθηση (SRP) και διάφορες μορφές αεροναυπηγικής.
Τα HIADs είναι ουσιαστικά μεγάλες ασπίδες θερμότητας, που συνήθως συναντώνται πολλοί τύποι επανδρωμένων καψουλών επανεισόδου που χρησιμοποιήθηκαν τα τελευταία 50 χρόνια διαστημικής πτήσης. Δουλεύουν χρησιμοποιώντας μια μεγάλη επιφάνεια για να δημιουργήσουν αρκετή οπισθοδρόμηση στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη για να επιβραδύνουν το σκάφος που ταξιδεύει σε μια λογική ταχύτητα. Δεδομένου ότι αυτή η στρατηγική λειτούργησε τόσο καλά στη Γη για χρόνια, είναι φυσικό να μεταφράσουμε την τεχνολογία στον Άρη. Υπάρχει όμως πρόβλημα με τη μετάφραση.
Τα HIAD βασίζονται στην αντίσταση του αέρα για την ικανότητά του να επιβραδύνει το σκάφος. Δεδομένου ότι ο Άρης έχει πολύ λεπτότερη ατμόσφαιρα από τη Γη, αυτή η αντίσταση δεν είναι τόσο αποτελεσματική στην επιβράδυνση της επανεισόδου. Λόγω αυτής της μείωσης της αποτελεσματικότητας, τα HIAD θεωρούνται μόνο για χρήση με άλλες τεχνολογίες. Δεδομένου ότι χρησιμοποιείται επίσης ως θερμική ασπίδα, πρέπει να προσαρτηθεί στο πλοίο στην αρχή της επανεισόδου, όταν η τριβή του αέρα προκαλεί μαζική θέρμανση σε ορισμένες επιφάνειες. Όταν το όχημα έχει επιβραδυνθεί σε μια ταχύτητα όπου η θέρμανση δεν αποτελεί πλέον πρόβλημα, το HIAD κυκλοφορεί για να επιτρέψει σε άλλες τεχνολογίες να αναλάβουν την υπόλοιπη διαδικασία πέδησης.
Μία από αυτές τις άλλες τεχνολογίες είναι το SRP. Σε πολλά σχήματα, μετά την απελευθέρωση του HIAD, το SRP καθίσταται πρωτίστως υπεύθυνο για την επιβράδυνση του σκάφους. Το SRP είναι ο τύπος της τεχνολογίας προσγείωσης που απαντάται συνήθως στην επιστημονική φαντασία. Η γενική ιδέα είναι πολύ απλή. Οι ίδιοι τύποι κινητήρων που επιταχύνουν το διαστημικό σκάφος για να διαφύγουν της ταχύτητας στη Γη μπορούν να περιστραφούν και να χρησιμοποιηθούν για να σταματήσουν αυτήν την ταχύτητα όταν φτάσουν σε έναν προορισμό. Για να επιβραδύνετε το πλοίο, είτε γυρίστε τους αρχικούς ενισχυτές πυραύλων κατά την επανεισαγωγή είτε σχεδιάστε πυραύλους προς τα εμπρός που θα χρησιμοποιηθούν μόνο κατά την προσγείωση. Η τεχνολογία χημικών πυραύλων που απαιτείται για αυτήν τη στρατηγική είναι ήδη καλά κατανοητή, αλλά οι κινητήρες πυραύλων λειτουργούν διαφορετικά όταν ταξιδεύουν με υπερηχητικές ταχύτητες. Πρέπει να γίνουν περισσότερες δοκιμές για το σχεδιασμό κινητήρων που μπορούν να αντιμετωπίσουν τις πιέσεις τέτοιων ταχυτήτων. Τα SRP χρησιμοποιούν επίσης καύσιμο, το οποίο το σκάφος θα χρειαστεί να μεταφέρει ολόκληρη την απόσταση στον Άρη, καθιστώντας το ταξίδι του πιο ακριβό. Τα SRPs των περισσότερων στρατηγικών επίσης αφαιρούνται σε κάποιο σημείο κατά τη διάρκεια της κατάβασης. Το βάρος που ρίχτηκε και η δυσκολία μιας ελεγχόμενης κατάβασης ενώ ακολουθούσε έναν πυλώνα της φλόγας σε μια τοποθεσία προσγείωσης βοήθησε σε αυτήν την απόφαση.
Μόλις πέσουν οι ενισχυτές SRP, στα περισσότερα σχέδια θα ανέλαβε μια τεχνολογία αεροβικής πέδησης. Μια συνηθισμένη τεχνολογία που συζητήθηκε στο συνέδριο ήταν το μπαλόνι, ένα μπαλόνι συνδυασμού και αλεξίπτωτο. Η ιδέα πίσω από αυτήν την τεχνολογία είναι να συλλάβει τον αέρα που τρέχει πέρα από το σκάφος προσγείωσης και να τον χρησιμοποιήσει για να γεμίσει ένα μπαλόνι που είναι δεμένο στο σκάφος. Η συμπίεση του αέρα που σπρώχνει στο έλασμα θα προκαλούσε τη θέρμανση του αερίου, πράγματι δημιουργώντας ένα μπαλόνι θερμού αέρα που θα είχε παρόμοιες ιδιότητες ανύψωσης με εκείνες που χρησιμοποιούνται στη Γη. Υποθέτοντας ότι αρκετός αέρας σπρώχνεται μέσα στο έρμα, θα μπορούσε να προσφέρει την τελική επιβράδυνση που απαιτείται για να πέσει απαλά το σκάφος προσγείωσης στην επιφάνεια του Άρη, με ελάχιστη πίεση στο ωφέλιμο φορτίο. Ωστόσο, το συνολικό ποσό που αυτή η τεχνολογία θα επιβραδύνει το σκάφος εξαρτάται από την ποσότητα του αέρα που θα μπορούσε να εγχύσει στη δομή της. Με περισσότερο αέρα έρχεται μεγαλύτερο γλουτό και περισσότερες πιέσεις στο υλικό από το οποίο γίνεται γλουτό. Με αυτές τις εκτιμήσεις, δεν θεωρείται αυτόνομη τεχνολογία EDL.
Αυτές οι στρατηγικές μόλις ξυστούν την επιφάνεια των προτεινόμενων μεθόδων EDL που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν από μια ανθρώπινη αποστολή στον Άρη. Το Curiosity, το νεότερο rover που σύντομα θα προσγειωθεί στον Άρη, χρησιμοποιεί πολλά, συμπεριλαμβανομένης μιας μοναδικής μορφής SRP γνωστή ως Sky Crane. Τα αποτελέσματα των συστημάτων του θα βοηθήσουν επιστήμονες όπως εκείνους στο συνέδριο LPI να καθορίσουν ποια σειρά τεχνολογιών EDL θα είναι η πιο αποτελεσματική για μελλοντικές ανθρώπινες αποστολές στον Άρη.
Υπότιτλος επικεφαλής εικόνας: Η ιδέα του καλλιτέχνη Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator που επιβραδύνει την ατμοσφαιρική είσοδο ενός διαστημικού σκάφους. Πίστωση: NASA
Δεύτερη λεζάντα εικόνας: Τα υπερηχητικά αεροσκάφη πυροδοτούνται μπροστά από ένα διαστημικό σκάφος για να επιβραδύνουν το όχημα κατά την είσοδο στην αττική ατμόσφαιρα πριν από την αλεξίπτωτο. Η εικόνα είναι του Mars Science Lab στο Mach 12 με 4 υπερηχητικούς πίδακες ανατροπής. Πίστωση: NASA
Πηγή: Έννοια και προσεγγίσεις LPI για την εξερεύνηση του Άρη
