Небесный кран (система посадки)
Небесный кран — это система мягкой посадки, используемая в последней части последовательности входа, спуска и посадки (EDL), разработанная НАСА Лабораторией реактивного движения для двух крупнейших марсоходов , Curiosity и Perseverance . В то время как предыдущие марсоходы использовали для приземления подушки безопасности, Curiosity и Perseverance были слишком тяжелыми для посадки таким способом. Вместо этого была разработана система приземления, сочетающая в себе парашюты и небесный кран. Небесный кран — это платформа с восемью двигателями, которая опускает марсоход на трёх нейлоновых тросах до мягкой посадки.
EDL начинается, когда космический корабль достигает верхней границы марсианской атмосферы. Инженеры назвали время, необходимое для приземления на Марс, «семи минутами ужаса». [1]
Фон
[ редактировать ]Первый марсоход НАСА «Соджорнер» (на посадочном модуле «Марсианский следопыт» ) и марсоходы-близнецы «Спирит» и «Оппортьюнити » использовали для приземления комбинацию парашютов, ретро-ракет и подушек безопасности . Curiosity , запущенный в 2011 году, весит почти 900 кг и был слишком тяжелым для посадки таким способом, поскольку необходимые для него подушки безопасности были бы слишком тяжелыми для запуска на ракете. [2] была разработана система посадки, сочетающая в себе защитную аэрооболочку, сверхзвуковые парашюты и небесный кран Вместо этого в Лаборатории реактивного движения (JPL) под руководством Адама Штельцнера . [3] [4] [5] Небесный кран — это «реактивный ранец с восемью ракетами, прикрепленный к марсоходу». [6] Эта система также намного более точна: в то время как марсоходы могли приземлиться в любом месте в пределах соответствующих посадочных эллипсов размером 93 на 12 миль (150 на 20 километров), Марсианская научная лаборатория приземлилась в пределах 12 миль (20 километров). эллипс. [7] Марс 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 «Викинга» — ее двигатели представляют собой «модернизированную «реизобретению» дросселируемых двигателей «Викинга»» — и опыт посадки предыдущих марсоходов. [5] Sky Crane работает как вертолет , и команда даже консультировалась с инженерами и пилотами вертолета Sikorsky Skycrane . [9]
Подушки безопасности используются на марсоходах Sojourner , Spirit и Opportunity .
Сравнение для посадочных эллипсов Perseverance , Curiosity , спускаемого аппарата InSight , спускаемого аппарата Phoenix и Mars Pathfinder .
Любопытство
[ редактировать ]Curiosity был первым марсоходом, приземлившимся с помощью маневра небесного крана. После торможения на парашюте, на высоте около 1,8 км (1,1 мили), все еще двигаясь со скоростью около 100 м / с (220 миль в час), марсоход и спускаемая ступень выпали из аэрооболочки. [10] Ступень спуска представляет собой платформу над марсоходом с восемью монотопливными гидразиновыми ракетными двигателями регулируемой тяги на рычагах, простирающихся вокруг этой платформы для замедления спуска. Каждый ракетный двигатель, называемый Mars Lander Engine (MLE), [11] создает тягу от 400 до 3100 Н (от 90 до 697 фунтов силы). Радарный высотомер измерял высоту и скорость, передавая данные в бортовой компьютер марсохода. Тем временем марсоход трансформировался из походной конфигурации полета в посадочную конфигурацию, опускаясь под ступень спуска с помощью системы небесного крана.
Эта система состоит из уздечки, опускающей марсоход на трех нейлоновых ремнях, и электрического кабеля, передающего информацию и энергию между спускаемой ступенью и марсоходом. Когда опорные кабели и кабели передачи данных размотались, шесть моторизованных колес марсохода встали на свои места. Примерно на высоте 7,5 м (25 футов) ниже ступени спуска система небесного крана замедлилась и остановилась, 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 выпустил несколько пиротехнических застежек, активировав кусачки на уздечке и пуповинах, чтобы освободиться от ступени спуска. Затем спускаемая ступень улетела и совершила аварийную посадку на расстоянии 650 м (2100 футов). [12] [7]
Curiosity EDL Профиль
Космический корабль MSL в разобранном виде. Небесный кран находится посередине.
Curiosity в Лаборатории реактивного движения Небесный кран- Семь минут ужаса Curiosity
Механизированная ступень спуска
Представление художника о спуске Curiosity со спускаемой ступени ракеты.
Заключительный этап приземления перед отделением небесного крана
Упорство
[ редактировать ]Система небесного крана была дополнительно обновлена для марсохода Perseverance , который тяжелее своего предшественника и весит 1025 кг. [13] Во время входа в атмосферу космический корабль сбросил нижний тепловой экран и раскрыл 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/ч). EDL получил новую технологию Terrain-Relative Navigation, которая использует специальную камеру для быстрого определения особенностей поверхности. Затем ее сравнивают с бортовой картой, чтобы точно определить, куда движется марсоход. Члены миссии заранее нанесли на карту самые безопасные участки зоны приземления. Если Perseverance может определить, что он направляется в более опасную местность, он выбирает самое безопасное место, которого может достичь, и готовится к следующему шагу. Когда корабль двигался со скоростью менее 320 км/ч (200 миль в час) и на высоте около 1,9 км (1,2 мили) от поверхности, марсоход и небесный кран в сборе отделились от задней части корпуса, и ракеты небесного крана контролировали оставшийся спуск на планету. Когда ступень спуска выравнивается и замедляется до конечной скорости спуска около 1,7 мили в час (2,7 километра в час), она начинает маневр небесного крана. Примерно за 12 секунд до приземления, на высоте около 66 футов (20 метров) над поверхностью, ступень спуска опускает марсоход на наборе тросов длиной около 21 фута (6,4 метра) до тех пор, пока он не подтвердит приземление, не отсоединит тросы и не отправится в полет. на расстоянии, чтобы не повредить марсоход. Тем временем марсоход раскладывает свою систему мобильности, фиксируя ноги и колеса в посадочном положении. [14] [15] [9]
«Настойчивость» успешно приземлилась на поверхность Марса 18 февраля 2021 года в 20:55 по всемирному координированному времени. [16] Ingenuity отчиталась в НАСА через системы связи на Perseverance , подтвердив свой статус. На следующий день [17] НАСА также подтвердило, что бортовой микрофон на «Персеверансе» пережил EDL вместе с другими высококачественными устройствами видеозаписи, и выпустило первый звук, записанный на поверхности Марса вскоре после приземления. [18] запечатлеть звук марсианского ветра. [19]
Perseverance EDL Профиль
Расширенная иллюстрация Марса 2020. Небесный кран находится посередине.
настойчивости Небесный журавль
Испытание на разделение небесного крана- Спуск и приземление «Настойчивости» на Марс (виды бортовых камер)
Небесный кран, сфотографированный с марсохода во время спуска
Ровер сфотографирован с небесного крана во время спуска
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «7 минут до Марса: марсоход НАСА «Настойчивость» предпринял самую опасную попытку приземления» . Лаборатория реактивного движения . Проверено 26 августа 2023 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ Тейтель, Эми Шира. «Небесный журавль — как посадить Curiosity на поверхность Марса» . Сеть блогов Scientific American . Проверено 26 августа 2023 г.
- ^ Хойер, Р.Д.; Розенцвейг, К.; Штельцнер, А.; Бланпен, К.; Йорнс, Э.; Ван, Дж.; Хандельсман, Дж.; Гауэрс, Т.; Де Бернардинис, Б.; Фушье, Р. (1 декабря 2012 г.). «366 дней: 10 природы» . Природа . 492 (7429): 335–343. Бибкод : 2012Natur.492..335. . дои : 10.1038/492335а . ISSN 1476-4687 . ПМИД 23257862 . S2CID 4418086 .
- ^ Палка, Джо. «Безумный ум: когда рокер проектирует посадочный модуль на Марс» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР . Проверено 28 августа 2023 г.
- ^ Jump up to: а б «Решение Sky Crane | APPEL Knowledge Services» . appel.nasa.gov . Проверено 26 августа 2023 г.
- ^ «Странно, но правда: Небесный кран Curiosity | Управление научной миссии» . science.nasa.gov . Проверено 26 августа 2023 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Jump up to: а б «Галерея изображений: Марсоход Персеверанс — НАСА» . mars.nasa.gov . Проверено 26 августа 2023 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эллипс приземления марсохода Perseverance в кратере Джезеро» . Исследование Марса НАСА . Проверено 22 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Бетц, Эрик (18 февраля 2021 г.). «Небесный кран: как марсоход НАСА Perseverance приземлится на Марс» . Астрономический журнал . Проверено 26 августа 2023 г.
- ^ «Последние минуты прибытия «Кьюриосити» на Марс» . НАСА . 16 июля 2018 года . Проверено 27 августа 2023 г.
- ^ Путь, Дэвид В.; и др. Марсианская научная лаборатория: Характеристики системы входа, спуска и посадки - системные и технологические проблемы при посадке на Землю, Луну и Марс (PDF) (Отчет). Архивировано из оригинала 25 февраля 2014 г. Проверено 10 сентября 2023 г.
{{cite report}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ) - ^ «Дополнения марсианского ландшафта к изображениям с орбитального аппарата НАСА» . НАСА . 8 августа 2012 года . Проверено 9 августа 2012 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Буонджорно, Кейтлин (17 февраля 2021 г.). «Марсианское безумие: как Perseverance выдержит приземление в течение 7 минут ужаса» . Астрономический журнал . Проверено 27 августа 2023 г.
- ^ «Вход, спуск и посадка (EDL) — НАСА» . mars.nasa.gov . Проверено 26 августа 2023 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ « 7 минут ужаса»: опасная фаза приземления марсохода Perseverance» . физ.орг . Проверено 26 августа 2023 г.
- ^ Стрикленд, Эшли (19 февраля 2021 г.). «Невероятные новые изображения, предоставленные марсоходом Perseverance после приземления на Марс» . CNN . Проверено 20 февраля 2021 г.
- ^ Стрикленд, Эшли (20 февраля 2021 г.). «Вертолет Ingenuity звонит домой с Марса» . CNN . Проверено 22 февраля 2021 г.
- ^ Стрикленд, Эшли (23 февраля 2021 г.). «НАСА делится первыми видео и аудио, а также новыми изображениями с марсохода Mars Perseverance» . CNN . Проверено 23 февраля 2021 г.
- ^ Крейн, Лия (22 февраля 2021 г.). «Марсоход Perseverance прислал с Марса потрясающие видео и аудио» . Новый учёный . Проверено 24 февраля 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Прошлые миссии |  | |
|---|---|---|
| Текущие миссии | ||
| Планируемые миссии | ||
| Связанный | ||
Миссии отсортированы по дате запуска. Знак † указывает на сбой в пути или до того, как были возвращены данные предполагаемой миссии. | ||