Спускаемата мисия на НАСА „ИнСайт“ ще влезе в атмосферата на Червената планета на 26-ти ноември. Но само топлинният щит и парашутите няма да са достатъчни за успешно кацане. Image credit : NASA/JPL-Caltech
6 ноември 2018 г. 19:10 ч.
Светослав Александров. Ако всичко мине наред, на 26-ти ноември спускаемата мисия на НАСА „ИнСайт“ ще извърши меко кацане на повърхността на Червената планета. Това ще е първата мисия, посветена на изучаването на вътрешната структура на Марс и чрез нея учените се надяват, че ще разгадаят най-големите тайни на неговата еволюция.
Но преди изобщо да се стигне до началото на научната мисия, кацането на „ИнСайт“ трябва да е успешно. А това не е никак гарантирано, даже напротив: шансът за провал не е малък.
Провеждането на успешно кацане където и да е винаги е трудна задача, но при изучаването на астероидите, Луната и Венера, успехите са много повече. Само преди малко повече от месец спускаеми апарати на Япония и Европейската космическа агенция (ЕКА) успяха да изучат повърхността на астероида Рюгу в рамките на мисия „Хаябуса 2“. През 2014-та година европейската мисия „Розета“ успя да спусне на повърхността на кометата Чурюмов-Герасименко малкия апарат „Филе“. През 2013-та година Китай осъществи меко кацане на Луната. Преди това, през 2005-та година, Европейската космическа агенция (ЕКА) проведе безпроблемно кацане на Титан с апарата си „Хюйгенс“, който летя прикачен към американската мисия „Касини“. А пък през 70-те и 80-те години съветските учени реализираха чудесна изследователска програма на Венера.
Но да сравним как стоят нещата с Марс. Европейската космическа агенция се опита на два пъти да спусне апарат на повърхността му – през 2003-та и 2016-та година. И двата апарата претърпяха авария, макар че вторият през 2016-та (това е „Скиапарели“) успя да проведе важни научни измервания по време на спускането си. В рамките на космическата програма на СССР бяха проведени четири опита за щацане през 70-те години: „Марс 2“, „Марс 3“, „Марс 6“ и „Марс 7“. От всички тях само „Марс 3“ достигна успешно повърхността, макар че той престана да излъчва радиосигнали броени секунди след кацането, а „Марс 6“ изпрати някои атмосферни данни, преди да се разбие.
САЩ имат много повече успехи. През последните около две десетилетия НАСА успя да спусне на Марс мисиите „Марс Патфайндър“ с марсохода „Съджърнър“, марсоходите „Спирит“ и „Опортюнити“, стационарния полярен изследовател „Феникс“ и големия марсоход „Кюриосити“. Преди това, през 70-те години, агенцията също имаше две успешни кацания в рамките на програмата „Вайкинг“. Но и американците имат провали – през 1999 г. беше загубена спускаемата мисия „Марс Полър Лендър“, както и двете сонди тип импактор „Дийп Спейс 2“.
Статистиката не е никак в полза на човечеството: повече от половината спускаеми апарати, изпратени към Марс, са претърпяли някаква форма на провал. Множеството неуспехи доведоха до това журналистът Доналд Неф да измисли шеговития израз „Велик Галактически Таласъм“ – това е митично чудовище, което живее на Марс и се храни с изпратените от хората апарати.
Причината за честата аварийност обаче е доста по-прозаична – виновна е тънката марсианска атмосфера.
Когато един спускаем апарат каца на Луната или астероид, там е съществено по-лесно – просто се използват спирачни ретроракети. В случая с „Хаябуса 2“ през септември и октомври дори не бяха нужни такива: след сближението на кораба-майка с астероида до височина 50 метра, слабата гравитация просто придърпа двата астероидохода „Минерва 2“ и спускаемия апарат „Маскот“ към повърхността. Луната има по-съществена гравитация, но както руснаците, така и американците и китайците са намерили начин да се справят с нея – ретроракетите се запалват в посока, обратна на движението на апарата. Не е съвсем тривиална процедура, но е напълно изпълнима. В случаи като Венера или завръщането на кораб обратно на Земята пък могат да се използват топлинни щитове и парашути. Даже топлинният щит може да убие над 99% от скоростта при кацане от орбита на Земята, а за останалия 1% се използват парашути (напр. при „Союз“ или „Драгън“) или крилати апарати (напр. при американската совалка в миналото или при ракетоплана, който ВВС на САЩ понастоящем използват).
Марс има атмосфера, но нейното налягане в близост до повърхността е едва 0.6% от това на Земята на височината на морското равнище. Това е много тънък въздушен слой – на практика щеше да е много по-добре за земните изследователи, ако изобщо го нямаше. Марсианската атмосфера не може да бъде пренебрегната: трябва да се използват топлинни щитове и парашути. Но при навлизане от космоса със скорост 19 300 км/ч, топлинният щит може да забави скоростта до не по-малко 1 600 км/ч, като към този момент спускаемият апарат е на височина от марсианската повърхност, еквивалентна на тази на която летят земните пътнически самолети. След това може да се отвори парашут, който ще забави скоростта до 300-400 км/ч, но спускаемият апарат вече се намира само на няколко десетки метра от повърхността. Скорост от 300-400 км/ч е все още твърде голяма, за да оцелеят космическите апарати при съприкосновението с повърхността, затова в последните етапи се използват различни методи за омекотяване: ретроракети (като при „Феникс“, „Вайкинг“ и настоящия „ИнСайт“), амортизиращи възглавници (като при „Патфайндър“, „Спирит“ и „Опортюнити“), или шантави технологии като при „Кюриосити“ – марсоходът бе спуснат с въже от платформа, която бе спряла на няколко метра от повърхността посредством спирачните си двигатели.
Цялата процедура по кацане, започвайки от влизането в атмосферата до достигането на повърхността, отнема едва 6 минути, които в НАСА биват наричани „шест минути терор“. За това кратко време автоматиката трябва да сработи перфектно. Няма абсолютно никакъв толеранс за грешка – един-единствен грешен програмен код, едно неправилно измерване, подадено от жироскопите или от висотомера, е достатъчно, за да се разбие апаратът сред марсианските скали.
За да може НАСА да увеличи шанса на „ИнСайт“ за меко кацане, са предприети множество мерки. На първо място: използва се изпробвана технология от „Феникс“ – комбинация от парашути и спирачни ракетни двигатели. При това „ИнСайт“ ще кацне в района на равнината Елизиум – перфектно плоска, без никакви географски забележителности, без големи скали и кратери, за да се елиминира възможността за неприятна изненада в крайния етап. Ако спускането е успешно, получените снимки ще ни покажат доста скучноват пейзаж. „ИнСайт“ също така е специално проектиран да може да каца във всякакви метеорологични условия, включително прахова буря.
И въпреки това стопроцентова гаранция няма. Остава само да се надяваме … и да стискаме палци всичко да мине наред!
http://www.space-bg.org/
http://www.cosmos.1.bg/
