После успеха Sojourner, повторенного Spirit и Opportunity, казалось, что мы разработали безотказную систему посадки в атмосфере для наших зондов: очень мало что может пойти не так с системой посадки парашют + подушка безопасности. Большинство из них пассивны и самостабилизируются/самозащищаются.
А затем мы возвращаемся к ракетной тормозной системе, которая, по крайней мере, мне кажется ожидающей своего часа аварией. Один из двигателей не запускается, датчики стабилизации выходят из строя, сила тяги неправильная, трос отсоединяется слишком рано и тысячи других возможных точек отказа кажутся мне довольно опасными. Так что же делает это решение более предпочтительным, чем приземление с парашютом на планеты с атмосферой?
Это довольно просто. Новый марсоход Mars Science Laboratory слишком тяжел, чтобы выдержать посадку с подушкой безопасности. Сами подушки безопасности сделаны из ткани и должны были быть усилены для проекта Mars Exploration Rovers. В сети есть несколько хороших видеороликов о том, как JPL в вакуумной камере в Плам-Брук уничтожает некоторые подушки безопасности эпохи Sojourner при их тестировании на входных скоростях и весах MER, а также результаты: Тестирование и анализ посадочных нагрузок подушек безопасности Mars Exploration Rover . Это довело используемые материалы (включая кевлар) до их предела, и НАСА/Лаборатория реактивного движения знали, что они не смогут использовать эту систему с посадочным модулем размером с MSL.
Также см. Какие проблемы привели к использованию системы Sky Crane, используемой Curiosity?
Во-первых, с системой приземления парашют + подушка безопасности многое может пойти не так. Во-вторых, системы Mars Pathfinder/Mars Exploration Rover также требовали, чтобы ракеты запускались непосредственно перед достижением земли. В этом случае это были твердотопливные ракетные двигатели по сравнению с жидкостными монотопливными двигателями с дроссельной заслонкой, используемыми Марсианской научной лабораторией. В-третьих, все системы используют парашют.
Во-первых, система приземления с подушками безопасности может разорвать подушки при ударе о естественную поверхность с камнями. Или даже без камней, если вы ударите достаточно сильно. Твердотопливные ракеты, выпущенные на конечном спуске, обеспечивают только грубый контроль над скоростью удара, поэтому потребовались подушки безопасности. Это был подход к разработке недорогой системы посадки на Марс, которая не требовала более дорогих дроссельных двигателей или более мощного посадочного радара, который был бы необходим для более точного контроля скорости столкновения. Несмотря на более низкую стоимость, воздушные подушки могут быть удалены из-за очень шероховатой поверхности, высоких горизонтальных скоростей из-за ветра или высокой общей скорости удара из-за радиолокационного спуфинга, например, из-за меняющейся местности, такой как столовые горы.
При первом предложении система подушек безопасности не считалась надежной, а скорее чрезвычайно рискованной из-за скорости удара, количества ударов (давайте заменим одно приземление тридцатью!) и связанных с этим ускорений. И это просто выглядело сумасшедшим. Этот риск был принят для того, чтобы снизить стоимость.
В конце концов, система заработала, с некоторыми изменениями MER по сравнению с MPF для повышения надежности за счет компенсации некоторых ветровых воздействий и значительного усиления подушек безопасности. Самое смешное, что перед тем, как он полетит, все говорят, что он сумасшедший и никогда не сработает. После того, как он летает и работает, и вы пытаетесь заняться чем-то другим, теперь новая вещь сходит с ума, и все спрашивают, почему вы не используете эту действительно надежную систему подушек безопасности? Иди разберись.
Как уже отмечалось, система посадки с воздушной подушкой плохо масштабируется при увеличении массы вездехода со 170 кг до 900 кг. Единственный способ заставить систему подушек безопасности работать в таком масштабе — это уменьшить скорость приземления. Таким образом, вы берете марсоход и подушки безопасности, висящие на тросе в MER, и заменяете твердотопливные ракеты в верхней части троса гидразиновыми двигателями с дросселированием, а радар высотомера заменяете доплеровским радаром для лучшего контроля скорости удара. Как только вы сделаете эти шаги, вы сможете резко снизить скорость приземления. Настолько, что вы можете полностью избавиться от подушек безопасности! Вы даже можете исключить структуру посадочного модуля, что избавит вас от необходимости снимать марсоход с посадочного модуля, чтобы начать миссию. Вам нужно укрепить колеса и подвеску, чтобы они служили шасси, но это приятная цена, чтобы избавиться от всего остального. Вуаля. У вас есть небесный кран.
Если вы хотите сделать систему посадки максимально надежной, вы максимально снижаете скорость удара. Сложность, необходимая для снижения скорости, сама по себе не делает что-то ненадежным. Это просто означает, что вам будет стоить больше, чтобы сделать его надежным. В свою очередь, вы можете сделать посадку гораздо менее чувствительной к атмосферным и поверхностным условиям, которые вы не можете контролировать. В целом система посадки MSL намного надежнее.
Дом