Bildnachweis: NASA
Es war eine etwas harte Fahrt, aber Pathfinder kam 1997 in einwandfreiem Zustand auf der Marsoberfläche an. Diese Rover haben eine andere Masse als Pathfinder, daher sind die NASA-Ingenieure zum Zeichenbrett zurückgekehrt, um herauszufinden, wie Airbags hergestellt werden können, die sich Sekunden vor dem Aufsetzen aufblasen und einem Aufprall bei Autobahngeschwindigkeiten standhalten.
Nur eines der vielen Probleme bei der Landung auf einem anderen Planeten ist die sichere Landung, nachdem festgelegt wurde, wo gelandet werden soll und wie man dorthin kommt. Für JPL ist eine sichere Landung „der Name des Spiels“, da die Ingenieure daran arbeiten, zwei Rover auf die Reise zum Mars vorzubereiten.
Die Mars Exploration Rovers, deren Start für 2003 geplant ist, verwenden das gleiche Airbag-Landesystem wie der 1997 von Mars Pathfinder verwendete. Die Airbags müssen stark genug sein, um das Raumschiff abzufedern, wenn es auf Felsen oder unebenem Gelände landet und über den Mars springen kann. Oberfläche bei Autobahngeschwindigkeit nach der Landung. Um die Komplexität zu erhöhen, müssen die Airbags Sekunden vor dem Aufsetzen aufgeblasen und einmal sicher am Boden entleert werden.
"Die Rover von 2003 haben eine andere Masse [als Sojourner, der Pathfinder-Rover], daher haben wir Änderungen am Airbag-Design vorgenommen", sagte John Carson, ein bekannter Ingenieur. „Unsere Anforderung ist es, sicher auf einem Felsen landen zu können, der sich etwa einen halben Meter über der Oberfläche erstreckt. Umfangreiche Tests geben uns einen Prozess für Versuch und Irrtum vor dem endgültigen Entwurf. “
Wie man einen besseren Airbag baut
Während die meisten neuen Autos jetzt mit Airbags ausgestattet sind, ist dies bei Raumfahrzeugen nicht der Fall. Der Stoff, der für die neuen Mars-Airbags verwendet wird, ist ein synthetisches Material namens Vectran, das auch für Mars Pathfinder verwendet wurde. Vectran hat fast die doppelte Festigkeit anderer synthetischer Materialien wie Kevlar und ist bei kalten Temperaturen besser.
Denier ist ein Begriff, der den Durchmesser des im Produkt verwendeten Gewindes misst. Laut Dara Sabahi, Architektin für mechanische Systeme, wird es sechs 100-Denier-Schichten des leichten, aber zähen Vectran geben, die eine oder zwei innere Blasen desselben Materials in 200-Denier schützen. Die Verwendung von 100 Denier bedeutet, dass sich in den äußeren Schichten, in denen es benötigt wird, mehr Stoff befindet, da das Gewebe mehr Fäden enthält.
Jeder Rover verwendet vier Airbags mit jeweils sechs Lappen, die alle miteinander verbunden sind. Die Verbindung ist wichtig, da sie dazu beiträgt, einige der Landekräfte zu verringern, indem das Beutelsystem flexibel bleibt und auf Bodendruck reagiert. Der Stoff der Airbags ist nicht direkt am Rover befestigt. Seile, die die Taschen durchziehen, halten den Stoff am Rover. Die Seile geben den Taschen Form, was das Aufblasen erleichtert. Während des Fluges werden die Taschen zusammen mit drei Gasgeneratoren verstaut, die zum Aufblasen verwendet werden.
Testen, Testen, Testen
Da die Airbags aus vielen Schichten bestehen, ist ein gewisses Reißen in den äußeren Schichten akzeptabel und sogar zu erwarten. Ingenieure testen die Taschen, um sicherzustellen, dass keine katastrophalen Probleme auftreten, die eine sichere Landung verhindern würden.
Mars-Airbag-Tests werden in der größten Vakuumkammer der Welt an der Plum Brook Station des Glenn Research Center der NASA in Ohio durchgeführt. "Die Anlage in Plum Brook ist ziemlich beeindruckend, zusammen mit all den Leuten, die sie betreiben", sagte Carson.
Die für die Tests verwendete Testkammer hat einen Durchmesser von etwas mehr als 30 Metern und eine Höhe von etwa 37 Metern - groß genug, dass drei Eisenbahnschienen durch sie verlaufen. Ein Testraumfahrzeug und ein Airbagsystem mit einem Gewicht von ungefähr 535 Kilogramm (ungefähr 1.180 Pfund) werden mit einem Bungee-Cord-System auf eine Plattform mit Steinen beschleunigt, die sich der Marsoberfläche annähern. Der Tropfen hat eine Landegeschwindigkeit von etwa 20 bis 24 Metern pro Sekunde.
Zusätzlich zu visuellen Inspektionen werden die Tests mit Hochgeschwindigkeits- und Videokameras gründlich dokumentiert. Die Ingenieure bauten sogar eine klare Kuppel mit Steinen und einer Kamera, die Tests aus der Sicht eines Felsens dokumentiert. Während des Tests steht eine Crew von ILC Dover, dem Hersteller des Airbags, bereit, um schnelle Reparaturen durchzuführen und erforderliche Änderungen zu notieren.
"Wir führen umfangreiche Tests durch", sagte Tom Rivellini, stellvertretender Architekt für mechanische Systeme. „Wir wollen die Tasche auf der Erde zerbrechen, nicht auf dem Mars. Wenn wir einen Riss sehen, der unerwartet ist oder zu tief geht, können wir jetzt [vor dem endgültigen Entwurf] Änderungen vornehmen. “
Carson fügte hinzu: "Wir werden alle Daten sammeln, die wir bisher gesammelt haben, weitere Tests durchführen und uns für eine Designkonfiguration entscheiden."
Und dann 2003 zum Mars!
