Afbeelding tegoed: NASA
Het was een beetje een zware rit, maar Pathfinder arriveerde in 1997 in perfecte staat op het oppervlak van Mars. Deze rovers hebben een andere massa dan Pathfinder, dus NASA-ingenieurs zijn teruggegaan naar de tekentafel om erachter te komen hoe ze airbags kunnen maken die seconden voor de landing worden opgeblazen en een impact op snelwegsnelheden kunnen weerstaan.
Slechts een van de vele problemen bij het landen op een andere planeet, nadat is bepaald waar te landen en de methode om daar te komen, is veilig landen. Voor JPL is een veilige landing 'de naam van het spel', terwijl ingenieurs twee rovers voorbereiden op de reis naar Mars.
De Mars Exploration Rovers, gepland voor lancering in 2003, gebruiken hetzelfde type airbaglandingssysteem dat Mars Pathfinder in 1997 gebruikte. De airbags moeten sterk genoeg zijn om het ruimtevaartuig te dempen als het op rotsen of ruw terrein landt en het over Mars kan laten stuiteren ' oppervlakte na het landen op snelwegsnelheden. Om de complexiteit nog verder te vergroten, moeten de airbags enkele seconden voor de landing worden opgeblazen en eenmaal veilig op de grond worden gelaten.
"De rovers van 2003 hebben een andere massa [dan Sojourner, de Pathfinder-rover], dus we hebben wijzigingen aangebracht in het ontwerp van de airbag", zegt John Carson, kennisingenieur. “Onze vereiste is dat we veilig kunnen landen op een rots die zich ongeveer een halve meter (ongeveer 18 inch) boven het oppervlak uitstrekt. Uitgebreide tests geven ons een proces van vallen en opstaan vóór het definitieve ontwerp. ”
Hoe een betere airbag te bouwen
Terwijl de meeste nieuwe auto's nu met airbags worden geleverd, doen ruimtevaartuigen dat niet. De stof die wordt gebruikt voor de nieuwe Mars-airbags is een synthetisch materiaal genaamd Vectran dat ook werd gebruikt op Mars Pathfinder. Vectran heeft bijna tweemaal de sterkte van andere synthetische materialen, zoals Kevlar, en presteert beter bij koude temperaturen.
Denier is een term die de diameter meet van de draad die in het product wordt gebruikt. Er zullen zes lagen van 100 denier van de lichte maar stevige Vectran zijn die een of twee binnenste blazen van hetzelfde materiaal in 200 denier beschermen, aldus Dara Sabahi, architect van mechanische systemen. Het gebruik van de 100 denier betekent dat er meer stof is in de buitenste lagen waar het nodig is, omdat er meer draden in het weefsel zitten.
Elke rover gebruikt vier airbags met elk zes lobben, die allemaal zijn aangesloten. Verbinding is belangrijk, omdat het helpt om een deel van de landingskrachten te verminderen door het zaksysteem flexibel te houden en te laten reageren op gronddruk. De stof van de airbags is niet direct aan de rover bevestigd; Touwen die de tassen doorkruisen, houden de stof vast aan de rover. De touwen geven de tassen vorm, wat het opblazen makkelijker maakt. Tijdens de vlucht worden de tassen opgeborgen samen met drie gasgeneratoren die worden gebruikt voor het opblazen.
Testen, testen, testen
Omdat de airbags uit vele lagen bestaan, is enige scheuring in de buitenste lagen acceptabel en wordt zelfs verwacht. Ingenieurs testen de tassen om er zeker van te zijn dat er geen catastrofale problemen zijn die een veilige landing zouden verhinderen.
De airbag op Mars wordt getest in de grootste vacuümkamer ter wereld in het Plum Brook Station van NASA's Glenn Research Center in Ohio. "De Plum Brook-faciliteit is behoorlijk indrukwekkend, samen met alle mensen die het exploiteren," zei Carson.
De testkamer die voor de tests wordt gebruikt, is iets meer dan 30 meter (100 voet) breed en ongeveer 37 meter (120 voet) hoog - groot genoeg dat er drie spoorbanen doorheen gaan. Een testruimtevaartuig en een airbagsysteem met een gewicht van ongeveer 535 kilogram (ongeveer 1.180 pond) worden versneld met een bungeekoordsysteem op een platform met rotsen die het Mars-oppervlak benaderen. De val is bij de landingssnelheid, ongeveer 20 tot 24 meter (yards) per seconde.
Tests worden grondig gedocumenteerd met snelle en videocamera's, naast visuele inspecties. Ingenieurs hebben zelfs een doorzichtige koepel gebouwd, bezaaid met rotsen, die een camera heeft die tests documenteert vanuit het oog van een rots. Tijdens het testen staat een team van ILC Dover, de fabrikant van de airbag, klaar om snelle reparaties uit te voeren en eventuele wijzigingen te noteren.
"We doen uitgebreide tests", zegt Tom Rivellini, plaatsvervangend architect van mechanische systemen. 'We willen de tas op aarde breken, niet op Mars. Als we een onverwachte of te diepe traan zien, kunnen we nu [vóór het definitieve ontwerp] wijzigingen aanbrengen. ”
Carson voegde toe: "We zullen alle gegevens die we tot nu toe hebben verzameld doornemen, nog wat testen doen en beslissen over een ontwerpconfiguratie."
En dan verder naar Mars in 2003!
