NASA Mars Rovers riskfyllda landningsplan: En steg-för-steg-guide

En bild som visar NASA

Konstnärens koncept skildrar en himmelkran som sänker NASA: s Curiosity -rover på Mars -ytan. (Bildkredit: NASA/JPL-Caltech)





Klockan 22:31 PDT den 5 augusti, efter nästan nio månaders resa, kommer NASA: s Mars Science Laboratory -uppdrag (med en rover som heter Curiosity) att anlända till den röda planeten.

Rovern på 2,5 miljarder dollar kommer att inleda en tvåårig jakt på att utforska det inre av Mars 'Gale-krater och leta efter bevis för ett gammalt hav där. Men innan denna jakt kan börja, Nyfikenhet måste landa .

Mars Science Laboratory landningssekvens har varit föremål för mycket diskussion redan innan uppdraget startade den 26 november 2011. Smeknamnet ' sju minuter av terror , 'rymdfarkostens inträde, nedstigning och landningssekvens kommer att kräva många saker för att gå helt rätt - allt innan någon på jorden får ens en enda signal, på grund av den tid det tar för information att resa från Mars till jorden.



'När vi får den första signalen som säger' okej, jag har nu nått toppen av atmosfären ', i verkligheten har rovern redan varit på ytan i sju minuter', säger Steven Sell, ställföreträdande operationer för Entry , Descent and Landing på NASA: s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. ”Det är som att ditt barn leker i det stora spelet, och du kan bara sitta där på läktaren och titta på. Det är en nagelbit hela vägen. '

När Curiosity rover anländer till Mars den kommer att resa med en hastighet av 13 000 miles per timme (21 000 km / h). Inom sju minuter måste fordonet komma ner i en hastighet av noll miles i timmen - allt i ett stycke, naturligtvis, och på rätt plats. [Mars Rover's Sky Crane Landing (Infographic)]

Steg ett



Det första steget i denna process kommer att vara en guidad inträde, under vilken hela MSL-rymdfarkosten (för närvarande bestående av rover- och nedstigningssteget inbäddad i en skyddande aeroshell) kommer att justera sin kurs mot sin landnings-ellips med en diameter på 12-till-5-mil-diameter - bara en åttondel av storleken på landningsmålen för tidigare rovers.

Eftersom det påverkar Mars atmosfär med mer än 13 000 km / h, kommer MSL: s värmesköld att ta mest av friktionsvärmen som genereras av retardationen och kommer snart att lysa vitvarmt med temperaturer som når 1600 grader Fahrenheit (870 grader Celsius). Även genom detta kommer MSL fortfarande att fysiskt styra sig mot Gale Crater och skjuta raketer för att hålla den på rätt spår.

Atmosfären på Mars, 100 gånger tunnare än jordens, är inte tillräckligt tät för att sakta ner MSL av sig själv. Så vid denna tidpunkt kommer en fallskärm att användas - bokstavligen den största supersoniska drogue -rännan som någonsin skapats - för att sakta ner MSL från 1 000 mph (1600 kph) till cirka 200 mph (320 kph), vilket utsätter rymdfarkosten för 9 Gs kraft. (Det är nio gånger dragningen av jordens gravitation.)



Då Mars -ytan fortfarande närmar sig snabbt, kommer rymdfarkostens värmesköld att störtas, vilket avslöjar den faktiska rovern och låter den använda sitt radarstyrsystem för att avgöra hur hög den är. Detta är en av de mest avgörande delarna av nedstigningen, eftersom det inte är förrän då MSL kommer att kunna kontrollera dess höjd.

'När värmeskölden släcks och radarn slås på, vi behöver för att hitta marken, säger Sälj. 'När vi först släpper ut värmeskölden är vi för höga för att radarn ska se marken ännu, så vi måste vänta mycket långa 20 till 30 sekunder, upp till en minut, tills radarn kan komma tillräckligt nära marken för att kunna se det. Utan den lösningen försöker den inte ens göra resten av landningen. '

Och när allt är klart börjar det verkligen bli intressant.

Gör en touch ner

Med nästan 900 kilo är Curiosity helt enkelt för stort för att landa med krockkuddar som tidigare rovers. Istället tänkte ingenjörer på en metod som aldrig har försökts tidigare: en himmelkran.

När MSL når exakt rätt höjd, kommer dess nedstigningssteg, som griper tag i Curiosity -rovern i himmelkranstrukturen, att falla från aeroshell och snabbt avfyra dess thrusterar, flytta det säkert bort från det fallande bakskalet och sakta ner det ytterligare.

Nyfikenhet kommer att bäras stadigt nedåt av nedstigningssteget, som kommer att använda sin Mars Descent Imager (MARDI) -kamera för att manövrera över sitt mål och en gång på 20 meters höjd (cirka 65 fot) använda raketer för att sväva på plats medan det sänks rovern ner till ytan på träns och en navelsträng - alla tre bär tungan på rovern.

Denna grafik visar sekvensen av viktiga händelser i augusti 2012 från NASA

Denna grafik visar sekvensen av viktiga händelser i augusti 2012 från det att NASA: s rymdskepp Mars Science Laboratory - med sin rover Curiosity - kommer in i Mars -atmosfären till ett ögonblick efter att den rört sig på ytan.(Bildkredit: NASA/JPL-Caltech)

Även om systemet har testats uttömmande på jorden med hjälp av simuleringar och mycket avancerade datormodeller, är det första gången det kommer att spela ut i sin helhet under själva landningen på Mars.

'Det är det ultimata fälttestet,' sa Sell.

Så snart Curiosity har rört sig, kommer snören att klippas och nedstigningssteget kommer att sväva säkert åt sidan och krascha på Mars -ytan tillräckligt långt bort för att utgöra någon fara för rovern. Vid det här laget är Curiosity redo att börja sitt uppdrag.

Det vill säga, så länge allt går exakt och exakt som planerat. Natten till den 5 augusti kommer hela världen - för att inte tala om en hel del människor på JPL - att se hur en rover i storlek av en Mini Cooper kan skickas hundratals miljoner mil för att röra på ytan av en annan planet.

'Vi har förberett oss på detta i många, många år & hellip; Vi är glada att komma ut och landa den här saken, sa Sell.

Besök guesswhozoo.com för fullständig täckning av NASA: s Mars Rover landning söndag. Följ guesswhozoo.com på Twitter @Spacedotcom . Vi är också igång Facebook & Google+ .