Pokud NASA 2009 Mars Science Laboratory (MSL) dosáhne povrchu rudé planety v jednom kuse, bude agentura dlužit vděčnost těžkému vrtulníku Sikorsky S-64 Skycrane.
Stejně jako jeho jmenovec, nosná platforma NASA Sky Crane se bude vznášet nad místem shozu – i když s retroraketami spíše než s lopatkami rotoru – a sníží svůj náklad, kompaktní rover MSL o velikosti auta, na povrch pomocí navijáku a uvazování. Jakmile je rover připraven k pohybu, uvazovací spojení se přeruší a Sky Crane odletí a nouzově přistane o kousek dál.
MSL bude první misí NASA, která použije tento plán přistání na planetě, ale nemusí to být poslední. Adam Steltzner, hlavní inženýr systému vstupu, sestupu a přistání MSL v laboratoři Jet Propulsion Laboratory se sídlem v Pasadeně v Kalifornii, řekl, že přístup Sky Crane má smysl pro každou destinaci, kde není dobře znám terén nebo kde je obzvláště důležité, aby nedošlo k nadměrnému narušení terénu. místo přistání. Jednou z možných aplikací jsou časné lunární landermissions, řekl Steltzner. Dalšími jsou návraty vzorků Marsu, řekl.
Steltzner řekl, že NASA se rozhodla pro přístup Sky Crane v roce 2003 poté, co dospěla k závěru, že 775 kilogramů vážící MSL s jaderným pohonem je příliš masivní pro přistání s airbagem, které tak dobře fungovalo pro Mars Pathfinder z roku 1996 a Mars Exploration Rover z roku 2003. Další možností byl tří- nebo čtyřnohý lander s pomocí padáků a retroraket, řekl. Ale po selhání MarsPolar Lander, který tento režim používal, byla NASA otevřena zkusit něco trochu jiného, řekl.
NASA ztratila kontakt s Mars Polar Lander 3. prosince 1999, jakmile sonda začala sestupovat marťanskou atmosférou. Následné vyšetřování dospělo k závěru, že palubní počítače pravděpodobně nesprávně interpretovaly náhlé otřesy nohou přistávacího modulu, které se rozvinuly jako skutečné přistání, a nařídily, aby jeho sestupové rakety byly odstaveny – i když bylo plavidlo stále asi 40 metrů nad planetou. Čistý výsledek: smrtelný náraz 80 kilometrů za hodinu s marťanským povrchem.
Tato zkušenost vedla NASA k tomu, že odložila podobný lander, MarsSurveyor 2001, a vrátila se k airbagům pro dvojče Mars Exploration Rover, Spirit a Opportunity.
NASA studovala použití airbagů k odražení 1 miliardy dolarů MSL na bezpečné přistání, ale dospěla k závěru, že výzvy, které představuje velikost roveru, jsou nepřekonatelné. "Abagy prostě nemohly udělat práci pro MSLrover," řekl. "Prostě se neškálují."
NASA neopustila koncept samostatných přistávacích modulů využívajících retrorakety a nohy tlumící nárazy. Tento přístup využije například Mars Phoenix Lander, stacionární vědecká platforma plánovaná ke startu v srpnu 2007 směrem k severním polárním pláním Marsu. NASA provedla řadu změn, aby se vyhnula opakování debaklu Mars Polar Lander. ThePhoenix Lander, mise třídy Scout, byla stažena z velké části z hardwaru MarsSurveyor 2001 a náhradních přístrojů Mars Polar Lander.
Steltzner řekl, že přistání na několika nohách je ošemetný návrh, i když všechno půjde správně. Pro začátek, řekl, je spousta problémů se stabilitou, když se těžký lander blíží k přistání, jeho pohonný systém se na upozornění vypne asi vteřinu předtím, než se nohy dotknou země.
Pokud některý z trysek přestane střílet ve správný čas, může přistávací modul poskočit po povrchu, jako se to stalo s robotickým přistávacím modulem NASA Surveyor v roce 1967.
Dostat rover z přistávacího modulu s nohama po přistání představuje další výzvy, řekl Steltzner. Běžně se používají rampy, ale není zaručeno, že marťanský terén a nepřesné přistání nezabrání roveru bezpečnou cestu na povrch. Například na misi MarsPathfinder v roce 1996 se pouze jedna ze dvou ramp přistávací plošiny otevřela na volnou cestu pro malý rover Sojourner. NASA mohla stejně dobře najít obě cesty zablokované.
Pro misi MSL se Steltzner a jeho kolegové rozhodli obejít některé z těchto problémů umístěním roveru přímo na povrch.
Stejně jako dva stacionární vikingské přistávací moduly NASA ze 70. let 20. století se bude MSL spoléhat na padáky, které zpomalí jeho pád, než se osm trysek třídy Viking na přistávacím systému Sky Crane zapálí ve výšce 1 000 metrů nad povrchem a zajistí řízený sestup. Ve 35 metrech začne Sky Crane spouštět rover na laně – podobně jako Sikorsky S-64 dodává spodní nosnost – jak pokračuje ve svém klesání. Když se kola roveru dotknou, uvazování se přeruší a platforma Sky Crane odletí na přistání 500 až 1000 metrů daleko, řekl Steltzner.
Zatímco někteří vědci by chtěli, aby NASA umístila nástroje na Sky Crane a v podstatě jej přeměnila na stacionární přistávací modul, Steltzner řekl, že to v současné době není v plánech. Jak to tak je, Sky Crane by měl polední schopnost zpracovávat a přenášet data, jakmile by vypadl z MSLroveru, který zásobuje mozky operace.
NASA vyvíjela koncept Sky Crane s částkou 80 milionů dolarů investovaných do technologie MSL od roku 2002, řekl Steltzner. Tyto technologie zahrnují přistávací radar a systém vyhýbání se nebezpečí, který by měl být lepší než kterýkoli NASA kdy létal, a výkonnější verze Vikingových hydrazinových trysek s možností ovládání plynu, řekl.
Steltzner řekl, že NASA má pro každý prvek přistávacího systému Sky Crane naplánováno důkladné ověřování a testování. Agentura se v konečném důsledku musí spolehnout na kombinaci integrovaného testování hardwaru a simulace, aby měla jistotu, že systém bude fungovat v jediném prostředí, které se počítá – na Marsu.
"To je v této práci rovnocenné," řekl Steltzner. "Nikdy jsme se opravdu nedostali k úplnému komplexnímu testu žádného ze systémů pro Mars, protože nejsme na Marsu. Tento se nijak neliší."
