Il paracadute supersonico necessario nella prima fase di discesa della missione NASA MSL (Mars Science Laboratory) è stato testato con successo nei mesi di marzo e aprile nella galleria del vento del Centro di ricerca Ames (NASA ARC). Il paracadute dovrà sopravvivere ad un dispiegamento a Mach 2.2, ossia più di due volte la velocità del suono, all’inizio della fase di discesa della sonda, che comporterà in seguito il trasferimento del rover sulla superficie del pianeta rosso.
La costruzione del paracadute è stata commissionata a Pioneer Aerospace; le sue dimensioni sono di circa 50 metri in lunghezza e più di 15 metri di diametro, quando aperto, e 80 cavi di tenuta. La galleria del vento in cui si sono create le condizioni di similitudine dinamica per la correttezza della prova, in termini di Numero di Mach e Numero di Reynolds, è la più grande del mondo, con una camera di prova larga 36 metri ed alta 24 metri.
La serie di test in condizioni supersoniche ha consentito la validazione pre volo del paracadute, in attesa che vengano portati a termine i test del rover e dell’orbiter a sua protezione, in attesa del lancio previsto attualmente per il 2011.
La missione Mars Science Laboratory comporterà l’invio di un rover di ben 775 kg sulla superficie marziana, contro i 170 kg di un Mars Exploration Rover. Proprio a causa della grande massa e delle caratteristiche del payload (di ben 75 kg, circa 10 volte maggiore del p/l dei MER) è stato scelto un landing controllato, non attraverso airbag ma attraverso un dispositivo chiamato “skycrane”: questo particolare veicolo-sistema propulsivo, garantirà un touchdown preciso del rover, sospeso attraverso dei cavi lunghi circa 8 metri.
La prima fase dell’ammartaggio sarà il riorientamento della capsula, giunta dopo la fase orbitale dopo il lancio, con un Atlas V, in cui lo scudo termico incontrerà la prima resistenza aerodinamica: dopo circa 225 secondi dall’interfaccia di rientro marziana avverrà il dispiegamento del paracadute supersonico a circa 10 km di quota che, con la sua forza di resistenza, determinerà la decelerazione della capsula. Seguiranno in rapida successione la separazione dello scudo termico e l’accensione del sistema di discesa propulsa con l’ultima fase dedicata allo skycrane, con il rover che verrà gradualmente rilasciato e che toccherà il suolo marziano a velocità pressochè nulla. Con l’accensione del sistema propulsivo di landing, il paracadute avrà concluso il suo ruolo.
Posto l’animazione (già vista più volte, ma è sempre un piacere riguardarla) di come avverrà il landing del MSL.
Si notano il bene il paracadute in questione e il sistema Skycrane.
Pazzesco,la sequenza di atterraggio sembra un film di fantascienza e invece è REALTA’.
E’ davvero notevole come un congegno distante milioni di chilometri su un’altro pianeta metta in atto una sequenza di azioni così elaborate e precise.
Una bella avventura ed esperienza per gli ingegneri che li progettano.
Il nuovo sistema di ingresso, discesa e atterraggio su marte permetterà di effettuare il landing entro un raggio di 10 km dal luogo stabilito. Con i sistemi precedenti l’incertezza sul luogo di arrivo era di 150 km. L’aumento della precisione è anche da attribuire ad un nuovo algoritmo per la navigazione durante l’ingresso atmosferico simile a quello utilizzato dagli astronauti del Programma Apollo.
Ed inoltre il rover è troppo grande e troppo complesso per essere supportato da un sistema ad airbags. Per la sua massa rispetto agli altri atterraggi con airbags, avrebbe saltellato troppo sulla superficie del pianeta…
I commenti di un ingegnere vicino al progetto a questo* indirizzo chiariscono bene il perché si è scelto questo sistema. Questa parte in particolare è abbastanza illuminante:
As you might recall in one of the MER NOVA specials (where Dan Maas made a cool but terrifying animation of a high horizontal velocity landing that tore the airbags to shreds), the MER combo (even with the TIRS and DIMES add-on) resulted in uncomfortably high horizontal ("tangential") impact velocity and could also threaten the "normal" impact velocity airbag capability envelope. We found on MER that as the mass of the landed stuff increased, even with larger airbags, given available fabric strength we also needed to reduce the impact velocity. We found that we could not do that with a (unthrottlable) solid rocket propulsion system. If we were to swap the RAD and TIRS motors with a throttled liquid propulsion system, we COULD land with larger airbags (because the throttled system gives you a LOT more velocity control). However once you do that you now have the ability to control and reduce the touchdown velocity to the point that you really don't need airbags, nor a lander nor a righting systems (like the MPF/MER petals). In fact you can land on your wheels ...
But that pesky parachute is still hanging on trying to yank the prop system this way and that … (it gave us fits on MER) … what if we ditch the parachute like Phoenix does?
Viola … you get MSL’s EDL system.
You might recall picts of the old 2003 Mars Sample Return Lander that was being considered in the late 1990s (prior to the loss of MPL). It was basically an oversized Viking lander (same as Phoenix except that the descent engines were throttled rather than the pulse mode used by Phoenix). We were trying to use that lander design to land a large (MER-sized) rover on top of its upper equipment deck. The only trouble was that we needed a lot of heavy ramp hardware to get that rover down about a meter off of that deck down to the surface of Mars. (If your rover is still a meter above the surface of Mars, you really can’t say that you have landed yet.)
