Tín dụng hình ảnh: NASA
Đó là một chút của một chuyến đi khó khăn, nhưng Pathfinder đã đến trên bề mặt Sao Hỏa vào năm 1997 trong tình trạng hoàn hảo. Những chiếc xe tăng này có khối lượng khác với Pathfinder, vì vậy các kỹ sư của NASA đã quay lại bảng vẽ để tìm ra cách làm cho túi khí phồng lên vài giây trước khi chạm xuống và có thể chịu được tác động ở tốc độ cao tốc.
Chỉ là một trong nhiều vấn đề khi hạ cánh trên một hành tinh khác, sau khi nó được xác định nơi hạ cánh và phương pháp để đến đó, là hạ cánh an toàn. Đối với JPL, hạ cánh an toàn là tên của trò chơi, vì các kỹ sư làm việc để chuẩn bị hai máy bay cho hành trình lên sao Hỏa.
Các tàu thám hiểm sao Hỏa dự kiến ra mắt vào năm 2003 đang sử dụng hệ thống hạ cánh túi khí cùng loại mà Mars Pathfinder sử dụng vào năm 1997. Các túi khí phải đủ mạnh để đệm tàu vũ trụ nếu nó đáp xuống đá hoặc địa hình gồ ghề và cho phép nó bay qua Sao Hỏa ' bề mặt ở tốc độ cao tốc sau khi hạ cánh. Để thêm phần phức tạp, các túi khí phải được bơm căng vài giây trước khi chạm xuống và xì hơi một lần an toàn trên mặt đất.
John Carson, kỹ sư nhận thức, cho biết, những chiếc rovers năm 2003 có khối lượng khác nhau [so với Sojourner, rover Pathfinder], vì vậy chúng tôi đã thực hiện những thay đổi trong thiết kế túi khí. Yêu cầu của chúng tôi là có thể hạ cánh an toàn trên một tảng đá kéo dài khoảng nửa mét (khoảng 18 inch) trên bề mặt. Thử nghiệm mở rộng cho chúng tôi một quy trình dùng thử và lỗi trước khi thiết kế cuối cùng.
Làm thế nào để xây dựng một túi khí tốt hơn
Trong khi hầu hết các xe ô tô mới hiện nay đều có túi khí, tàu vũ trụ don. Loại vải đang được sử dụng cho túi khí sao Hỏa mới là vật liệu tổng hợp có tên Vectran cũng được sử dụng trên Mars Pathfinder. Vectran có sức mạnh gần gấp đôi so với các vật liệu tổng hợp khác, như Kevlar, và hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ lạnh.
Denier là một thuật ngữ đo đường kính của sợi được sử dụng trong sản phẩm. Theo Dara Sabahi, kiến trúc sư hệ thống cơ khí, sẽ có sáu lớp 100 denier của Vectran nhẹ nhưng cứng cáp bảo vệ một hoặc hai bóng bên trong cùng chất liệu trong 200 denier. Sử dụng 100 denier có nghĩa là có nhiều vải thực tế hơn ở các lớp bên ngoài, nơi cần thiết, bởi vì có nhiều sợi hơn trong dệt.
Mỗi rover sử dụng bốn túi khí với sáu thùy mỗi cái, tất cả đều được kết nối. Kết nối rất quan trọng, vì nó giúp giảm bớt một số lực lượng hạ cánh bằng cách giữ cho hệ thống túi linh hoạt và đáp ứng với áp lực mặt đất. Vải của túi khí không được gắn trực tiếp vào rover; Những sợi dây vắt ngang qua những chiếc túi giữ vải cho người đi lang thang. Các sợi dây cho hình dạng túi, làm cho lạm phát dễ dàng hơn. Trong khi bay, các túi được xếp cùng với ba máy phát khí được sử dụng cho lạm phát.
Kiểm tra, thử nghiệm, kiểm tra
Vì các túi khí bao gồm nhiều lớp, một số vết rách ở các lớp bên ngoài là chấp nhận được và thậm chí là được mong đợi. Các kỹ sư kiểm tra các túi để đảm bảo sẽ không có vấn đề thảm khốc nào ngăn cản việc hạ cánh an toàn.
Thử nghiệm túi khí trên sao Hỏa được thực hiện trong buồng chân không lớn nhất thế giới tại Trạm Plum Brook thuộc Trung tâm nghiên cứu NASA Glenn ở Ohio. Cơ sở Plum Brook khá ấn tượng, cùng với tất cả những người vận hành nó, ông Carson nói.
Buồng thử nghiệm được sử dụng cho các thử nghiệm có chiều dài hơn 30 mét (100 feet) và cao khoảng 37 mét (120 feet) - đủ lớn để ba đường ray xe lửa đi qua nó. Một tàu vũ trụ thử nghiệm và hệ thống túi khí nặng khoảng 535 kg (khoảng 1.180 pounds) được tăng tốc với hệ thống dây bungee trên một nền tảng với những tảng đá gần bằng bề mặt Sao Hỏa. Sự sụt giảm ở tốc độ hạ cánh, khoảng 20 đến 24 mét (yard) mỗi giây.
Các thử nghiệm được ghi lại kỹ lưỡng với máy quay video và tốc độ cao, ngoài việc kiểm tra trực quan. Các kỹ sư thậm chí còn xây dựng một mái vòm rõ ràng, được đính đá, có một máy ảnh ghi lại các bài kiểm tra từ góc nhìn của đá. Trong quá trình thử nghiệm, một phi hành đoàn từ ILC Dover, nhà sản xuất túi khí, đã đứng ra để sửa chữa nhanh chóng và lưu ý mọi thay đổi cần thiết.
Tom Chúng tôi làm thử nghiệm rộng rãi, chuyên gia Tom Rivellini, phó kiến trúc sư hệ thống cơ khí cho biết. Chúng tôi muốn phá vỡ cái túi trên Trái đất, không phải trên Sao Hỏa. Nếu chúng ta thấy một giọt nước mắt bất ngờ hoặc quá sâu, chúng ta có thể thay đổi ngay bây giờ [trước khi thiết kế cuối cùng].
Carson nói thêm, cho đến nay, chúng tôi sẽ xem xét tất cả dữ liệu mà chúng tôi tích lũy được, thực hiện thêm một số thử nghiệm và quyết định cấu hình thiết kế.
Và sau đó lên Sao Hỏa vào năm 2003!
