Mühendis Abel Dizon, NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından Mars Numune Dönüşü kampanyası için tasarlanan bir prototip iniş aracı için düşme testlerinin nasıl yapıldığını açıklıyor. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
Kızıl Gezegene inen en ağır uzay aracının etkisini absorbe etmek için sağlam bacaklara ihtiyaç vardır.
NASA’nın Perseverance gezgini, planlanan Mars Örnek İade kampanyası için kaya çekirdeği örnekleriyle dolu tüpleri toplamaya devam ediyor. tarafından ortak çaba NASA ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı) bilimsel olarak seçilmiş örnekleri geri getirmeye çalışıyor Mars Kızıl Gezegene getirilebilecekten çok daha karmaşık laboratuvar ekipmanlarıyla Dünya üzerinde çalışılacak. Mühendisler, bu örneklerin Dünya’ya getirilmesine yardımcı olacak Örnek Alma Aracını tasarlamakla meşgul. Bu çabanın bir parçası olarak, iniş aracının bacaklarının ve ayak tabanlarının prototiplerini NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda test ediyorlar (JPL) Güney Kaliforniya’da.
Mühendislerin Kızıl Gezegene inecek en ağır uzay aracının tasarımlarını nasıl test ettiklerini görün: Mars Örnek İade kampanyasının iniş aracı. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
En Ağır Uzay Aracının Mars’a İnişi
NASA, onlarca yıldır süren başarılı Mars inişlerinden öğrendiklerini alıyor ve bu dersleri, Mars’a henüz inmemiş en büyük uzay aracı olacak olan, 5.016 pound (2.275 kilogram) değerindeki Sample Retrieval Lander konseptine uyguluyor. Uzay aracının Mars’a inişini yavaşlatmak için yeni nesil paraşütlere ve 12 roket motoruna güvenmenin yanı sıra iniş aracının, inişin etkisini absorbe etmek için bacaklarına ihtiyacı olacak.
Uzay aracı, Perseverance’ın özenle paketlenmiş örneklerini bekleyen bir yörünge aracına fırlatacak bir roket taşıyacak. ESA tarafından sağlanacak 2,5 metrelik bir robot kol, bu numune tüplerini rokete yükleyecek. Arazi iki kişiye kadar taşıyabilir mini helikopterler numune deposuna bırakılan tüpleri almak için yedek olarak hizmet etmek. Bu yüzden arazinin ağır olması gerekiyor.
Başka bir JPL mühendisi olan Morgan Montalvo, iniş aracının Mars’a inerken bir kayaya “ayak parmağını çarpacağı” bir senaryoyu test etmek için prototipin altındaki zemine korkuluklar yerleştirdi. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
İniş sırasında enerjinin nasıl emileceğini anlamak için JPL mühendisleri bu yılın başlarında tasarım ve sonraki testler için bilgi sağlayacak düşme testleri gerçekleştirdi. Bir dizi test, sekizde üç ölçekli erken konsept iniş aracı modelini sert bir zemine düşürmeyi içeriyordu; diğeri ise tam boyutlu bir ayak tabanını simüle edilmiş Mars toprağına çarpmaya odaklanıyordu. Ekip, tasarımı geliştirirken test sırasında gözlemlediklerini uygulayabilir.
Test Etme ve İyileştirme
Testler üzerinde çalışan JPL mühendisi Morgan Montalvo, “Bu iniş aracı ile başladığımız tasarım arasında zaten gece gündüz fark var” dedi.
Ekibin, uzay aracının belirli bir açıyla yere inmesi ve bir kayaya “ayak parmağının çarpması” durumunda ne olacağı da dahil olmak üzere olası her iniş senaryosunu düşünmesi gerekiyor. Bir dizi test sırasında böyle bir zorluk yaratmak için, mini iniş aracını belirli bir açıyla yere gönderen bir sarkaçtan bir prototip sarkıttılar. Tripodlardaki kameralar, zeminde büyük siyah metal bir plaka olan iniş yüzeyini çevreliyordu. Alçak bir korkuluk kaya gibi ikiye katlandı.
Bu kurulum JPL’de gelecekteki bir Mars iniş aracı için 16 inç çaplı (40 santimetre çapında) bir ayak tabanını test etmek için kullanılıyor. Ayak tabanı, ne kadar derine batacağını görmek için 10.000 pound (4.536 kilogram) simüle edilmiş Mars toprağıyla dolu bir test yatağına daldırıldı. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
Montalvo 3-2-1’e geri sayım yaptı ve iniş aracı büyük bir gürültüyle aşağıya doğru ilerleyerek korkuluklara çarptı. Ekip daha sonra yüksek hızlı videoyu incelediğinde, bacağın ana desteklerinden birinde gözle görülür bir yalpalama fark ettiğinde şaşırdı. İniş aracının boyutunu artırdığınızda bu yalpalama daha da belirgin olacaktır. Buna karşılık, bu kuvvetlerin üstesinden gelebilecek daha güçlü uçuş payandaları tasarlanacak.
Ekip aynı zamanda iniş aracının “yük sınırlayıcılarını” (şasiyi bacaklara bağlayan çelik çubuklar) da test etti. Yere temas sırasında bacaklar hareket ettiğinde çubuklar bükülmeye zorlanır ve darbenin bir kısmını emer. Sınırlayıcılar InSight gibi geçmiş iniş araçlarında kullanılmıştı ancak bu prototipte daha büyükler ve son tasarımda daha da büyük olacaklar.
Montalvo, “Bu çelik çubukları asla yalnızca ellerinizle bükemezsiniz” dedi. “Onlara ne kadar kuvvet uygulandığını, bir düşüşten sonra onları neredeyse yarı yarıya büktüğünü görmek oldukça çılgınca.”
Ağır Ayaklı Uzay Aracı
İniş aracının tam boyutlu ayak pedlerinin testleri, 10.000 pound (4.536 kilogram) tozlu, Mars benzeri toprakla dolu bir kutuda gerçekleştiriliyor. Çapı yaklaşık 16 inç (41 santimetre) olan düz, yuvarlak ayak tabanı, neredeyse yarım tonluk demir ağırlık plakalarından oluşan bir düzeneğe bağlanıyor.
Test yatağı lideri Patrick DeGrosse, bir test sırasında iniş ayağının toprağa dalmasını ve bir toz bulutu fırlatırken derin bir girinti bırakmasını izledi. Çarpmanın etkisiyle binanın duvarları sarsıldı. Daha sonra yüksek hızlı kameralar enerjinin pedden nasıl yayıldığını gösterdi.
JPL mühendisi Patrick DeGrosse, bir grup mühendisle birlikte tam boyutlu bir iniş tabanının düşme testinden elde edilen verileri inceliyor. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
DeGrosse, “İniş aracının ayaklarının, iniş aracının alt kısmı yüzeye çarpacak kadar batmasını istemiyoruz” dedi. “Ve iniş aracının yüzeyde oldukça düzgün olduğundan emin olmak istiyoruz. Sağlam olması gerekiyor çünkü iniş alanı aynı zamanda roketin havalanacağı bir platform.”
Her testten sonra DeGrosse, toprak yatağını her defasında 4 inç olacak şekilde yeniden inşa ediyor ve bilim adamlarının Mars’ta olmasını beklediği şekilde sıkıştırıldığından emin olmak için malzemeyi sıkıştırıyor. Ekibin ayak tabanının toprakla nasıl etkileşime girdiğini anlaması için koşulların da tutarlı olması gerekir. Yani DeGrosse bu zaman alıcı süreci ayda dört kez tekrarlıyor.
“Bu testi yapabilmek için Mars’ı defalarca yeniden inşa etmeniz gerekiyor” dedi.
