หมายเหตุบรรณาธิการ: โพสต์ผู้เข้าพักนี้เขียนโดย Andy Tomaswick วิศวกรไฟฟ้าผู้ติดตามวิทยาศาสตร์อวกาศและเทคโนโลยี
หนึ่งในภารกิจที่ยากที่สุดด้านเทคนิคของภารกิจบรรจุมนุษย์สู่ดาวอังคารในอนาคตคือการช่วยให้นักบินอวกาศปลอดภัยบนพื้นดิน การรวมกันของความเร็วสูงที่จำเป็นสำหรับการเดินทางระยะสั้นในอวกาศและบรรยากาศของดาวอังคารที่เบากว่ามากสร้างปัญหาเกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์ที่ได้รับการแก้ไขสำหรับยานอวกาศหุ่นยนต์จนถึงปัจจุบัน ถ้าวันหนึ่งผู้คนจะเดินบนพื้นผิวที่เต็มไปด้วยฝุ่นของดาวอังคารเราจะต้องพัฒนาเทคโนโลยี Entry Descent และ Landing (EDL) ให้ดีขึ้นก่อน
เทคโนโลยีเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของการประชุมล่าสุดของ Lunar Planetary Institute (LPI), The Concepts and Approaches for Mars Exploration conference ซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 12-14 มิถุนายนที่เมืองฮุสตันซึ่งมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีล่าสุดที่อาจแก้ไขปัญหา EDL
จากความหลากหลายของเทคโนโลยีที่นำเสนอในที่ประชุมส่วนใหญ่ดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับระบบหลายชั้นซึ่งประกอบด้วยกลยุทธ์ที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีที่แตกต่างที่จะเติมเต็มเทียร์เหล่านั้นขึ้นอยู่กับภารกิจบางส่วนและทั้งหมดยังคงต้องการการทดสอบเพิ่มเติม สามที่กล่าวถึงกันอย่างกว้างขวางที่สุดคือ Decelerators พลศาสตร์อากาศพลศาสตร์ (HIADs), Supulsic Retro Propulsion (SRP) และรูปแบบต่าง ๆ ของ aerobraking
HIAD เป็นเกราะป้องกันความร้อนขนาดใหญ่โดยทั่วไปมักพบแคปซูลย้อนกลับหลายประเภทที่ใช้ในยานอวกาศในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา พวกมันทำงานโดยใช้พื้นที่ผิวขนาดใหญ่เพื่อสร้างแรงดึงดูดในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์เพื่อให้ยานเดินทางช้าลงด้วยความเร็วที่พอเหมาะ เนื่องจากกลยุทธ์นี้ทำงานได้ดีบนโลกมาหลายปีจึงเป็นเรื่องปกติที่จะแปลเทคโนโลยีเป็นดาวอังคาร มีปัญหากับการแปลว่า
HIADs พึ่งพาความต้านทานอากาศสำหรับความสามารถในการชะลอตัวของยาน เนื่องจากดาวอังคารมีชั้นบรรยากาศที่บางกว่าโลกการต้านทานนั้นจึงแทบไม่มีประสิทธิภาพในการเคลื่อนที่ช้าลง ด้วยประสิทธิภาพที่ลดลงนี้ HIAD จึงได้รับการพิจารณาให้ใช้กับเทคโนโลยีอื่นเท่านั้น เนื่องจากมันถูกใช้เป็นเกราะป้องกันความร้อนจึงต้องยึดติดกับเรือในตอนเริ่มต้นของการเข้าใหม่เมื่อแรงเสียดทานทางอากาศทำให้เกิดความร้อนสูงในบางพื้นผิว เมื่อยานพาหนะมีความเร็วช้าลงโดยที่ความร้อนไม่เป็นปัญหาอีกต่อไป HIAD จะถูกปล่อยออกมาเพื่อให้เทคโนโลยีอื่น ๆ เข้ามาแทนที่กระบวนการเบรกที่เหลืออยู่
หนึ่งในเทคโนโลยีอื่น ๆ นั้นคือ SRP ในหลาย ๆ รูปแบบหลังจากที่ HIAD ได้รับการปล่อยตัว SRP จะเป็นผู้รับผิดชอบหลักในการทำให้ยานช้าลง SRP เป็นประเภทของเทคโนโลยีเชื่อมโยงไปถึงที่พบบ่อยในนิยายวิทยาศาสตร์ แนวคิดทั่วไปนั้นง่ายมาก เครื่องยนต์ประเภทเดียวกันที่เร่งยานอวกาศเพื่อหนีความเร็วบนโลกสามารถหมุนไปรอบ ๆ และใช้เพื่อหยุดความเร็วนั้นเมื่อไปถึงปลายทาง หากต้องการทำให้เรือเคลื่อนที่ช้าลงไม่ว่าจะพลิกจรวดดีเด่นดั้งเดิมไปรอบ ๆ เมื่อกลับเข้ามาใหม่หรือออกแบบจรวดหันไปข้างหน้าซึ่งจะใช้เฉพาะระหว่างการลงจอด เทคโนโลยีจรวดเคมีที่จำเป็นสำหรับกลยุทธ์นี้มีความเข้าใจกันอยู่แล้ว แต่เครื่องยนต์จรวดทำงานแตกต่างกันเมื่อเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียง จะต้องทำการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อออกแบบเครื่องยนต์ที่สามารถรับมือกับความเครียดของความเร็วดังกล่าวได้ SRPs ยังใช้เชื้อเพลิงซึ่งยานจะต้องดำเนินการตลอดระยะทางถึงดาวอังคารทำให้การเดินทางมีราคาแพงขึ้น SRPs ของกลยุทธ์ส่วนใหญ่จะถูกโยนทิ้งในบางช่วงในระหว่างการสืบเชื้อสาย การลดน้ำหนักและความยากลำบากของการสืบเชื้อสายที่ควบคุมได้ในขณะที่ทำตามเสาหลักของเปลวไฟไปยังไซต์ที่เชื่อมโยงไปถึงช่วยนำไปสู่การตัดสินใจ
เมื่อ SRP boosters หลุดออกไปในที่สุดการออกแบบเทคโนโลยี aerobraking ก็จะเข้ามาแทนที่ เทคโนโลยีที่กล่าวถึงทั่วไปในที่ประชุมคือ ballute, บอลลูนรวมและร่มชูชีพ แนวคิดเบื้องหลังเทคโนโลยีนี้คือการจับอากาศที่แล่นผ่านยานลงจอดและใช้เพื่อเติม ballute ที่ผูกติดกับยาน การบีบอัดของอากาศที่พุ่งเข้าไปใน ballute จะทำให้ก๊าซร้อนขึ้นโดยมีผลในการสร้างบอลลูนอากาศร้อนที่จะมีคุณสมบัติในการยกคล้ายกับที่ใช้บนโลก สมมติว่ามีอากาศเข้าสู่ ballute เพียงพอมันอาจจะเป็นการลดความเร็วครั้งสุดท้ายที่จำเป็นในการปล่อยยานลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคารด้วยแรงกดน้อยที่สุด อย่างไรก็ตามจำนวนทั้งหมดที่เทคโนโลยีนี้จะทำให้ยานช้าลงนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณอากาศที่มันสามารถฉีดเข้าไปในโครงสร้างของมัน เมื่อมีอากาศมากขึ้น ballute ขนาดใหญ่ขึ้นและความเครียดมากขึ้นในวัสดุ ballute ที่ทำจาก ด้วยการพิจารณาเหล่านั้นไม่ถือว่าเป็นเทคโนโลยี EDL แบบสแตนด์อะโลน
กลยุทธ์เหล่านี้เป็นเพียงรอยขีดข่วนพื้นผิวของวิธีการ EDL ที่เสนอซึ่งสามารถใช้โดยภารกิจมนุษย์ถึงดาวอังคาร อยากรู้อยากเห็นรถแลนด์โรเวอร์ใหม่ล่าสุดเร็ว ๆ นี้ตั้งอยู่บนดาวอังคารกำลังใช้หลายอย่างรวมถึงรูปแบบที่เป็นเอกลักษณ์ของ SRP ที่รู้จักกันเป็น Sky Crane ผลลัพธ์ของระบบจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เช่นเดียวกับที่การประชุม LPI กำหนดว่าชุดของเทคโนโลยี EDL จะมีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับภารกิจใด ๆ ของมนุษย์สู่ดาวอังคารในอนาคต
คำบรรยายภาพนำไปสู่: แนวคิดของศิลปินเกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์อากาศพลศาสตร์ Decelerator ที่ชะลอความเร็วลงทำให้ยานอวกาศเข้ามาในบรรยากาศช้าลง เครดิต: NASA
คำบรรยายภาพที่สอง: เครื่องบินไอพ่นความเร็วเหนือเสียงถูกยิงไปข้างหน้ายานอวกาศเพื่อลดความเร็วของยานพาหนะในระหว่างที่เข้าสู่บรรยากาศของดาวอังคารก่อนที่จะทำการติดตั้งร่มชูชีพ ภาพเป็นห้องทดลองวิทยาศาสตร์ดาวอังคารที่ Mach 12 พร้อมด้วยไอพ่น retropropulsion 4 ไอพ่น เครดิต: NASA
ที่มา: แนวคิด LPI และแนวทางสำหรับการสำรวจดาวอังคาร
