stringtranslate.com

Небесный кран (система посадки)

Иллюстрация настойчивости , привязанной к небесному крану.

Sky Crane — это система мягкой посадки, используемая в последней части последовательности входа, спуска и посадки (EDL), разработанная Лабораторией реактивного движения NASA для двух ее крупнейших марсоходов Curiosity и Perseverance . В то время как предыдущие марсоходы использовали подушки безопасности для посадки, Curiosity и Perseverance были слишком тяжелыми, чтобы приземляться таким образом. Вместо этого была разработана система посадки, которая объединяет парашюты и Sky Crane. Sky Crane — это платформа с восемью двигателями, которая опускает марсоход на трех нейлоновых тросах до мягкой посадки.

EDL начинается, когда космический корабль достигает верхней границы марсианской атмосферы. Инженеры называют время, необходимое для посадки на Марс, «семью минутами ужаса». [1]

Фон

Первый марсоход NASA Sojourner (на марсоходе Pathfinder ) и близнецы-марсоходы Spirit и Opportunity использовали комбинацию парашютов, тормозных ракет и воздушных подушек для посадки. Curiosity , запущенный в 2011 году, весит почти 900 кг и был слишком тяжёлым для посадки таким образом, поскольку необходимые для него воздушные подушки были бы слишком тяжёлыми для запуска на ракете. [2] Вместо этого Лаборатория реактивного движения (JPL) под руководством Адама Штельцнера разработала систему посадки, которая сочетала в себе защитную аэродинамическую оболочку, сверхзвуковые парашюты и небесный кран . [3] [4] [5] Небесный кран — это «восьмиракетный реактивный ранец, прикреплённый к марсоходу». [6] Эта система также намного точнее: в то время как марсоходы Mars Exploration Rover могли приземлиться в любом месте в пределах своих посадочных эллипсов размером 93 на 12 миль (150 на 20 километров), Mars Science Laboratory приземлилась в пределах эллипса размером 12 миль (20 километров). [7] Mars 2020 имеет еще более точную систему и посадочный эллипс размером 7,7 на 6,6 км. [8]

Команда Curiosity изобрела систему небесного крана, изучая старую систему посадки Viking — ее двигатели представляют собой «модернизированную «переделку» дроссельных двигателей Viking» — и опыт посадки предыдущих марсоходов. [5] Небесный кран работает как вертолет , и команда даже консультировалась с инженерами и пилотами вертолетов Sikorsky Skycrane . [9]

Любопытство

Curiosity был первым марсоходом, приземлившимся с помощью маневра «небесного крана». После торможения парашютом, на высоте около 1,8 км (1,1 мили), все еще двигаясь со скоростью около 100 м/с (220 миль/ч), марсоход и посадочная ступень выпали из аэрооболочки. [10] Посадочная ступень представляет собой платформу над марсоходом с восемью ракетными двигателями переменной тяги на монотопливном гидразине на рычагах, простирающихся вокруг этой платформы для замедления спуска. Каждый ракетный двигатель, называемый двигателем Mars Lander Engine (MLE), [11] вырабатывает тягу от 400 до 3100 Н (от 90 до 697 фунтов силы). Радиолокационный высотомер измерял высоту и скорость, передавая данные в бортовой компьютер марсохода. Тем временем марсоход трансформировался из своей походной конфигурации полета в посадочную конфигурацию, опускаясь под посадочную ступень системой «небесного крана».

Эта система состоит из уздечки, опускающей марсоход на трех нейлоновых тросах, и электрического кабеля, передающего информацию и питание между посадочной ступенью и марсоходом. Когда кабели поддержки и данных разматывались, шесть моторизованных колес марсохода встали на место. Примерно на 7,5 м (25 футов) ниже посадочной ступени система небесного крана замедлилась до остановки, и марсоход приземлился. После того, как марсоход приземлился, он подождал две секунды, чтобы подтвердить, что он находится на твердой земле, определив вес на колесах, и выстрелил несколькими пиротехническими застежками, активирующими резаки кабеля на уздечке и пуповине, чтобы освободиться от посадочной ступени. Затем посадочная ступень улетела и совершила аварийную посадку на расстоянии 650 м (2100 футов). [12] [7]

Упорство

Система Sky Crane была дополнительно обновлена ​​для марсохода Perseverance , который тяжелее своего предшественника и весит 1025 кг. [13] Во время входа в атмосферу космический аппарат сбросил нижний тепловой экран и развернул парашют из задней оболочки, чтобы замедлить спуск до контролируемой скорости. Это происходит примерно через 240 секунд после входа на высоте около 7 миль (11 километров) и скорости около 940 миль в час (1512 км в час). EDL получил новую технологию навигации Terrain-Relative Navigation, которая использует специальную камеру для быстрого определения особенностей поверхности. Затем она сравнивается с бортовой картой, чтобы точно определить, куда направляется марсоход. Члены команды миссии заранее нанесли на карту самые безопасные области зоны приземления. Если Perseverance может определить, что он направляется к более опасной местности, он выбирает самое безопасное место, до которого может добраться, и готовится к следующему шагу. При движении корабля со скоростью менее 320 км/ч (200 миль/ч) и на расстоянии около 1,9 км (1,2 мили) от поверхности, узел марсохода и небесного крана отделился от задней оболочки, и ракеты на небесном кране управляли оставшимся спуском к планете. Когда посадочная ступень выравнивается и замедляется до своей конечной скорости спуска около 1,7 миль в час (2,7 километра в час), она инициирует маневр небесного крана. Примерно за 12 секунд до приземления, на высоте около 66 футов (20 метров) над поверхностью, посадочная ступень опускает марсоход на наборе тросов длиной около 21 фута (6,4 метра), пока не подтвердит приземление, не отсоединит тросы и не отлетит на расстояние, чтобы не повредить марсоход. Тем временем марсоход отсоединяет свою систему мобильности, фиксируя свои ноги и колеса в положении приземления. [14] [15] [9]

Perseverance успешно приземлился на поверхность Марса 18 февраля 2021 года в 20:55 UTC. [16] Ingenuity доложила NASA через системы связи на Perseverance на следующий день, подтвердив свой статус. [17] NASA также подтвердило, что бортовой микрофон на Perseverance выдержал EDL, как и другие высококачественные устройства визуальной записи, и выпустило первое аудио, записанное на поверхности Марса вскоре после приземления, [18] запечатлевшее звук марсианского ветра. [19]

Ссылки

  1. ^ "7 минут до Марса: марсоход NASA Perseverance пытается совершить самую опасную посадку". Jet Propulsion Laboratory . Получено 26 августа 2023 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  2. ^ Тейтель, Эми Шира. «Sky Crane — как посадить Curiosity на поверхность Марса». Scientific American Blog Network . Получено 26 августа 2023 г.
  3. ^ Хойер, РД; Розенцвейг, К.; Штельцнер, А.; Бланпэн, К.; Иорнс, Э.; Ванг, Дж.; Хандельсман, Дж.; Гауэрс, Т.; Де Бернардинис, Б.; Фушье, Р. (1 декабря 2012 г.). "366 дней: Nature's 10". Nature . 492 (7429): 335–343. Bibcode :2012Natur.492..335.. doi : 10.1038/492335a . ISSN  1476-4687. PMID  23257862. S2CID  4418086.
  4. ^ Палка, Джо. «Безумно умный: когда рокер проектирует марсианский посадочный модуль». NPR . Получено 28 августа 2023 г.
  5. ^ ab "The Sky Crane Solution | APPEL Knowledge Services". appel.nasa.gov . Получено 26 августа 2023 г. .
  6. ^ "Странно, но факт: Небесный кран Curiosity | Управление научных миссий". science.nasa.gov . Получено 26 августа 2023 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  7. ^ ab "Галерея изображений: Perseverance Rover - NASA". mars.nasa.gov . Получено 26 августа 2023 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  8. ^ "Perseverance Rover Landing Ellipse in Jezero Crater". NASA Mars Exploration . Получено 22 января 2024 г.
  9. ^ ab Betz, Eric (18 февраля 2021 г.). «The Skycrane: Как марсоход NASA Perseverance приземлится на Марсе». Astronomy Magazine . Получено 26 августа 2023 г. .
  10. ^ «Последние минуты прибытия Curiosity на Марс». NASA . 16 июля 2018 г. Получено 27 августа 2023 г.
  11. ^ Уэй, Дэвид У. и др. Марсианская научная лаборатория: характеристики системы входа, спуска и посадки — системные и технологические проблемы посадки на Землю, Луну и Марс (PDF) (отчет). Архивировано из оригинала 25.02.2014 . Получено 10.09.2023 .{{cite report}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  12. ^ "Orbiter Images NASA's Martian Landscape Additions". NASA . 8 августа 2012 г. Получено 9 августа 2012 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  13. ^ Buongiorno, Caitlyn (17 февраля 2021 г.). «Mars Madness: How Perseverance will stick the landing during its 7 minute of horror». Журнал астрономии . Получено 27 августа 2023 г.
  14. ^ "Entry, Descent and Landing (EDL) - NASA". mars.nasa.gov . Получено 26 августа 2023 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  15. ^ "'7 минут ужаса': напряжённая фаза посадки марсохода Perseverance". phys.org . Получено 26 августа 2023 г. .
  16. ^ Стрикленд, Эшли (19 февраля 2021 г.). «Невероятные новые изображения, предоставленные марсоходом Perseverance после посадки на Марс». CNN . Получено 20 февраля 2021 г. .
  17. ↑ Стрикленд, Эшли (20 февраля 2021 г.). «Вертолет Ingenuity звонит домой с Марса». CNN . Получено 22 февраля 2021 г.
  18. ↑ Стрикленд, Эшли (23 февраля 2021 г.). «NASA делится первыми видео и аудио, новыми изображениями с марсохода Perseverance». CNN . Получено 23 февраля 2021 г. .
  19. ^ Крейн, Лия (22.02.2021). «Марсоход Perseverance передал с Марса потрясающие видео и аудио». New Scientist . Получено 24.02.2021 .

Внешние ссылки