Curiosity’nin gökyüzü vinci NASA’nın Mars’ı keşfetme biçimini nasıl değiştirdi?

NASA, 12 yıl önce, keşif aracını robotik bir jet paketi kullanarak yere indiren yeni ve cesur bir teknoloji kullanarak altı tekerlekli bilim laboratuvarını dünyaya indirmişti.

NASA’nın Curiosity keşif görevi, altı tekerlekli bilim insanının Mars dağının eteklerine tırmanırken büyük keşifler yapmaya devam ettiği kızıl gezegende geçirdiği on iki yılı kutluyor. Mars’a başarılı bir iniş bile bir başarıdır, ancak Curiosity görevi 5 Ağustos 2012’de birkaç adım daha ileri giderek cesur bir yeni teknikle yere indi: gökyüzü vinci manevrası.

Hızla hareket eden robotik jetpack, Curiosity’yi iniş alanına ulaştırdı ve naylon halatlarla yüzeye indirdi, ardından halatları kesti ve güvenli bir şekilde keşif aracının menzili dışına kontrollü bir iniş gerçekleştirmek üzere uçup gitti.

Elbette, tüm bunlar Güney Kaliforniya’daki NASA Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaki görev kontrol merkezinde oturan Curiosity’nin mühendislik ekibinin görüş alanı dışındaydı ve keşif aracının başarılı bir şekilde iniş yaptığı sinyalini aldıklarında sevinçten çılgına dönmeden önce yedi acı dolu dakika beklediler.

Gökyüzü vinci manevrası zorunluluktan doğmuştur: Curiosity, öncülleri gibi iniş yapmak için çok büyük ve ağırdı; Mars yüzeyinde zıplayan hava yastıklarıyla kaplıydı. Bu teknik ayrıca daha fazla hassasiyet katarak daha küçük bir iniş elipsine yol açtı.

Şubat 2021’de NASA’nın en yeni Mars keşif aracı Perseverance’ın inişi sırasında, gökyüzü vinci teknolojisi daha da hassastı: Araziye göre navigasyon adı verilen bir şeyin eklenmesi, SUV boyutundaki keşif aracının kayalar ve kraterlerle dolu eski bir göl yatağına güvenli bir şekilde inmesini sağladı.

Mars’a inişin evrimi

JPL, 1976’dan beri NASA’nın Mars inişlerinde yer alıyor. Laboratuvar, Virginia, Hampton’daki Langley Araştırma Merkezi ile birlikte, pahalı ve gazlı iniş motorları kullanılarak iniş yapan iki sabit Viking iniş aracı üzerinde çalışıyordu.

JPL, 1997’deki Mars Pathfinder görevinin inişi için yeni bir şey önerdi: İniş aracı bir paraşütten sallanırken, etrafında bir grup dev hava yastığı şişecekti. Sonra hava yastıkları ile paraşüt arasında yarı yolda üç geri roket uzay aracını yüzeyin üzerinde durduracaktı ve hava yastığıyla kaplı uzay aracı yaklaşık 66 fit (20 metre) aşağıya Mars’a düşecek, durmadan önce defalarca zıplayacaktı -bazen 50 fit (15 metre) kadar yükseğe-.

Bu teknik o kadar iyi işe yaradı ki NASA, 2004 yılında Spirit ve Opportunity gezginlerini indirmek için de aynı tekniği kullandı. Ancak o zamanlar, mühendislerin uzay aracının hava yastıklarını delebilecek veya paketi kontrolsüz bir şekilde aşağı yuvarlayabilecek bir arazi özelliğiyle karşılaşmayacağından emin oldukları Mars’ta yalnızca birkaç yer vardı.

Hem Curiosity hem de Perseverance’ın giriş, iniş ve iniş ekiplerinde kritik rollere sahip olan JPL’den Al Chen, “Mars’ta güvenli bir şekilde değerlendirebileceğimiz sadece üç yer bulabildik” dedi.

Ayrıca hava yastıklarının Curiosity kadar büyük ve ağır bir gezici için uygulanabilir olmadığı da ortaya çıktı. NASA daha büyük uzay araçlarını bilimsel olarak daha heyecan verici yerlere indirmek istiyorsa, daha iyi teknolojiye ihtiyaç vardı.

İp üzerindeki gezgin

2000’lerin başlarında, mühendisler “akıllı” iniş sistemi kavramıyla oynamaya başladılar. Gerçek zamanlı hız okumaları sağlamak için yeni radar türleri mevcut hale gelmişti; bu bilgiler uzay aracının inişini kontrol etmesine yardımcı olabilirdi. Yeni bir motor türü, uzay aracını belirli yerlere doğru itmek veya hatta bir miktar kaldırma kuvveti sağlamak, onu bir tehlikeden uzaklaştırmak için kullanılabilirdi. Gökyüzü vinci manevrası şekilleniyordu.

JPL Üyesi Rob Manning, ilk konsept üzerinde Şubat 2000’de çalışmış ve jet paketinin gezicinin altında değil üstünde yer almasının insanlar tarafından nasıl karşılandığını hatırlıyor.

“İnsanlar bundan dolayı kafaları karışmıştı,” dedi. “İtkinin her zaman altınızda olacağını varsaydılar, tıpkı eski bilimkurgu filmlerinde bir roketin bir gezegene inişinde gördüğünüz gibi.”

Manning ve meslektaşları, zemin ile iticiler arasında mümkün olduğunca fazla mesafe koymak istediler. Bir iniş aracının iticileri, enkazı karıştırmanın yanı sıra, bir gezicinin çıkamayacağı bir çukur kazabilirdi. Ve geçmiş görevlerde, gezicileri barındıran ve aşağı yuvarlanmaları için bir rampa uzatan bir iniş aracı kullanılmış olsa da, iticileri gezicinin üzerine yerleştirmek, tekerleklerinin doğrudan yüzeye temas edebileceği, etkili bir şekilde iniş takımı görevi görebileceği ve iniş platformunu getirmenin getirdiği ekstra ağırlıktan tasarruf sağlayabileceği anlamına geliyordu.

Ancak mühendisler, büyük bir geziciyi kontrolsüzce sallanmadan iplere nasıl asacaklarından emin değillerdi. Sorunun Dünya’daki devasa kargo helikopterleri (gökyüzü vinçleri olarak adlandırılır) için nasıl çözüldüğüne bakınca, Curiosity’nin jetpack’inin sallanmayı algılayabilmesi ve kontrol edebilmesi gerektiğini fark ettiler.

Chen, “Tüm bu yeni teknoloji, yüzeyde doğru yere ulaşmanız için size bir mücadele şansı veriyor” dedi.

En iyisi, bu konseptin daha büyük uzay araçları için yeniden kullanılabilmesidir; yalnızca Mars’ta değil, güneş sisteminin başka yerlerinde de. Manning, “Gelecekte, bir yük teslimat hizmeti isterseniz, bu mimariyi, yere hiç dokunmadan ayın yüzeyine veya başka bir yere inmek için kolayca kullanabilirsiniz” dedi.