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
25 ноември 2018 г. 12:50 ч.
Светослав Александров. Всички системи на борда на роботизирания апарат „ИнСайт“ са в готовност за утрешното кацане на Марс. Ако всичко мине наред, спускаемата мисия ще се установи на повърхността на Червената планета в около 22:00 ч. българско време.
Нормалната работа на бордовите прибори обаче не са от голямо успокоение за ръководството на екипа. Когато си говорим за кацане на Марс, провалът е норма, а не изключение – повече от половината мисии са претърпели авария.
Добрата новина е, че НАСА има повече опит от останалите космически агенции – досега единствените успешни кацания върху Червената планета са плод на американския технологичен гений (макар че Русия има едно кацане в рамките на мисия „Марс 3“ през 70-те години, тогава апаратът работи едва няколко секунди и не успява да изпрати никакви научни данни). Това означава, че ръководството на „ИнСайт“ разполага с много опит от предходни мисии. А лошата новина е, че всяко кацане е само по себе си уникално, тъй като мисиите са уникални – т.е. винаги има шанс нещо да се обърка, защото профилът им е различен.
Основният виновник за честата аварийност при марсианските кацания е тънката марсианска атмосфера. За разлика от Венера и Земята, които имат плътна атмосферна покривка, позволяваща използването само на топлинни щитове парашути, и за разлика от астероидите или Луната, където спирачните ракетни двигатели са достатъчни, тънката атмосфера на Червената планета усложнява всеки опит за спускане. Тя не може да бъде пренебрегната, следователно са необходими топлинни щитове и парашути. Но парашутите не могат да забавят скоростта до безопасния минимум, поради което се налагат различни стратегии за омекотяване във финалните етапи – спирачни ракетни двигатели, въздушни възглавници или авангардни системи като „небесния кран“ на „Кюриосити“.
Поради факта, че атмосферата е тънка, метеорологичните явления на Марс оказват много по-голямо въздействие върху нейните свойства и така увеличават шанса за провал. Добрата новина е, че НАСА разполага с мощни мисии в орбита като „Марс Риконисънс Орбитър“ и „Марс Одисей“. Те непрекъснато наблюдават местното време. При нужда екипът на „ИнСайт“ може да промени бордовите параметри до час и половина преди кацането. Лошата новина е, че веднъж щом самото кацане започне, нищо не може да се направи. От момента на навлизането в атмосферата до самото съприкосновение с повърхността минават едва 5-6 минути – това е по-малко време, отколкото на Земята е необходимо да се свари едно яйце до твърдо. Тъй като самият радиосигнал пътува от Марс до Земята за около седем минути, не е възможно процесът да се контролира дистанционно. Всичко зависи от бордовата програма. На практика в мига в който на Земята получим сигнал, че „ИнСайт“ е навлязъл в атмосферата, фактически той вече ще се намира на марсианската повърхност – било то непокътнат или разбил се.
Има няколко основни момента, които силно притесняват екипа, защото при тях шансът за провал е най-голям. Първият момент е разгръщането на парашута. Парашутът ще се разтвори докато скоростта на „ИнСайт“ е по-голяма от тази на звука. Ако всичко мине наред, той не се разкъса и забави скоростта до по-ниска от тази на звука, първото голямо препятствие ще е преодоляно. Вторият важен момент е след като топлинният щит бъде освободен и „ИнСайт“ задейства бордовия си радар. Това е най-рискованият етап – радарът трябва да подава коректни данни, а компютърът – да ги интерпретира правилно. В противен случай двигателите няма да се задействат за времето, което е необходимо за омекотяването в последните секунди.
Аномалия в работата на всяка от тези системи е гаранция за разбиване. При кацането на „Марс 2“ през 1971 година ъгълът на навлизане е твърде остър и парашутът не се разтваря. Относно американския провал през 1999-та година така и не разполагаме с информация какво точно се е случило, но последващи симулации показват, че вероятно вибрациите на крачетата на апарата са заблудили датчиците и компютърът си е „помислил“, че „Марс Полър Лендър“ е на повърхността, докато в реалността е бил все още високо в атмосферата. Сходен сценарий се случва през 2016-та година при кацането на „Скиапарели“. Тогава европейският апарат разгръща топлинния щит и парашутите си, радарът дори започва да получава правилно данни за разстоянието от повърхността. Но инерциалната измервателна единица, която мери околоосното въртене, изпраща погрешни данни в продължение на само една секунда. Компютърът, вместо да повярва на радара, се доверява на инерциалната измервателна единица и изключва двигателите, докато „Скиапарели“ е още на 3.7 километра от повърхността.
Няма спор, че екипът на „ИнСайт“ е използвал всички налични данни от предходни мисии. Проведени са стотици симулации. Проверени са безброй аварийни сценарии и са взети мерки те да не се случат. Но Марс е коварен и изобщо не оставя поле за грешки. Затова нормално е ръководството да се притеснява… за онзи сценарий, за който никой не се е сетил. За някоя сгрешена цифричка или обърнат знак…
„Да чакаш да чуеш радиосигнал след кацането от космическия апарат е като да чакаш информация за здравословното състояние на близък човек“, споделя Фара Алибай от Лабораторията за реактивно движение на НАСА.
За мнозина изследователи на Марс утре ще бъде напрегнат ден. Очакваме спускането с умерен оптимизъм, но и с ясното съзнание, че успехът не е гарантиран. Марс няма да се даде лесно.
http://www.space-bg.org/
http://www.cosmos.1.bg/
