Den kinesiske Mars-lander:Hvordan Zhurong vil forsøge at lande på den røde planet

For de første par måneder af 2021, Mars-atmosfæren summede af nye besøgende fra Jorden. Først, det var UAE Space Agency's Hope-sonde, efterfulgt af den kinesiske Tianwen-1 på vej ind i kredsløb.

For nylig landede Nasa den største rover nogensinde på Mars og dens ledsager, en genial helikopter, som begge har sat nye milepæle siden.

Den næste besøgende på planeten vil være Tianwen-1 missionens lander, som vil forsøge at nå overfladen af ​​Mars i midten af ​​maj. For at komme ind i Mars atmosfære, den vil bruge en lidt anderledes teknik end tidligere missioner.

Det er notorisk farligt at lande på Mars - flere missioner har mislykkedes end lykkedes. En vellykket Mars-landing kræver, at man kommer ind i atmosfæren med meget høje hastigheder, derefter bremse rumfartøjet på den rigtige måde, når det nærmer sig dets landingssted.

Denne fase af missionen, kendt som entry-descent-landing, er den mest kritiske. Tidligere missioner har brugt flere forskellige måder til Mars atmosfærisk indtræden.

En perfektion af adgangen til Mars atmosfære er blevet hjulpet af oplevelsen af ​​at returnere rumfartøjer til Jorden. Jorden kan have en markant anderledes atmosfære end Mars, men principperne forbliver de samme.

Et rumfartøj, der kredser om en planet, vil bevæge sig meget hurtigt, at holde sig bundet til den bane. Men hvis rumfartøjet kom ind i en atmosfære med så høj hastighed, selv en så tynd som Mars, det ville brænde op. Alt, der kommer ind i atmosfæren, skal bremses betydeligt og for at slippe af med den varme, der genereres under denne korte rejse. Der er flere måder at gøre det på.

Rumfartøjer er beskyttet mod den varme, der genereres under atmosfærisk adgang ved hjælp af varmeskjolde. Forskellige missioner i fortiden har brugt teknikker som at absorbere varme, en isolerende belægning, reflekterer varmen tilbage til atmosfæren eller ved ablation - brænder skjoldmaterialet op.

Fra Apollo-missioner fra 1960'erne til den nyere SpaceX's Dragon, disse teknikker er blevet brugt med succes, og de fungerer rigtig godt for Jorden. Men når det kommer til Mars, ingeniører er nødt til at anvende nogle yderligere foranstaltninger.

Lander på Mars

Orbitere er designet til at overvåge en planets overflade fra kredsløbet og fungere som en kommunikationsrelæstation. Når man nærmer sig en planet, rumfartøjet er normalt rettet langs successivt mindre elliptiske baner, sænke farten hver gang, indtil den når sin målbane. Denne teknik kan også bruges til at sænke et rumfartøjs kredsløb forud for en lander's atmosfæriske indsejling.

Hele manøvren foregår over et par måneder og kræver ikke noget ekstra udstyr - en effektiv måde at spare brændstof på. Da den bruger planetens øvre atmosfære til at bremse, det kaldes aerobraking. Aerobraking er blevet brugt til forskellige Mars-missioner, herunder ExoMars Trace Gas Orbiter og Mars Reconnaissance Orbiter.

Aerobremsning kan bremse rumskibet betydeligt, men for missioner med rovere til at lande bliver det mere kompliceret. På Mars, den atmosfæriske tæthed er kun 1 % af Jorden, og der er ingen oceaner, som rumfartøjet sikkert kan sprøjte ind i. Rumfartøjets stumpe form er ikke alene nok til at reducere hastigheden.

Tidligere, vellykkede missioner har brugt ekstra foranstaltninger. Mars Pathfinder-rumfartøjet brugte faldskærme til at decelerere, mens den stolede på et unikt airbagsystem, der satte i gang i de sidste få sekunder for at absorbere landingschokket. Spirit og Opportunity-roverne landede med succes på Mars med samme teknik.

Et par år senere, Curiosity rover brugte et nyt landingssystem. I de sidste få sekunder, raketter blev affyret, lader rumfartøjet svæve, mens en tøjring - en skykran - sænkede roveren til den støvede Mars-overflade. Dette nye system demonstrerede levering af en tung nyttelast til Mars og banede vejen for større missioner.

For nylig, Perseverance roveren, der landede i begyndelsen af ​​2021, brugte den pålidelige skycrane samt to mere avancerede teknologier. Disse nye funktioner, der brugte levende billeder taget fra deres kameraer, muliggjorde en mere nøjagtig, pålidelig og sikker landing.

Zhurong:'ildguden'

Den kinesiske Tianwen-1 roverlanding er den næste Mars-mission. Den ambitiøse mission er i kredsløb, landings- og roving-komponenter - den første mission, der inkluderer alle tre i sit første forsøg. Den har allerede cirkuleret rundt om den røde planet, siden den trådte ind i Mars' kredsløb den 24. februar og vil forsøge at lande sin rover Zhurong - som betyder "ildgud" - i midten af ​​maj.

I størrelse, Zhurong falder mellem Spirit and the Perseverence, og den bærer seks stykker videnskabeligt udstyr. Efter landing, Zhurong vil undersøge omgivelserne for at studere Mars jord, geomorfologi og atmosfære, og vil lede efter tegn på underjordisk vandis.

Traditionelt, de kinesiske myndigheder afslører ikke mange oplysninger før begivenheden. Imidlertid, baseret på et tidligt overblik over missionen fra nogle kinesiske forskere, vi kender den landingssekvens rumfartøjet vil forsøge at følge.

Den 17. maj Zhurong - beskyttet af en aeroskal (en beskyttende skal, der omgiver rumfartøjet, som inkluderer varmeskjoldet) - vil komme ind i atmosfæren med en hastighed på 4 km/s. Når det bremser nok, faldskærme vil blive udsat. I den sidste fase af sekvensen, raketter med motorer med variabel trækkraft vil blive brugt til yderligere deceleration.

I modsætning til sin amerikanske pendant, Tianwen-1 vil anvende to pålidelige teknologier - en laserafstandsmåler til at finde ud af, hvor den er i forhold til Mars terræn, og en mikrobølgesensor til at bestemme dens hastighed mere præcist. Disse vil blive brugt til navigationskorrektion under dens nedstigningsfase med faldskærm. Under den motoriserede nedstigningsfase i slutningen, optisk og Lidar-billeddannelse vil hjælpe med at opdage fare.

Lige før touchdown, en automatisk sekvens for undgåelse af forhindringer vil begynde for blød landing. Hvis missionen lykkes, Kina vil være det første land til at lande en rover på Mars i sit første forsøg. Et par dage efter, Zhurong vil være klar til at udforske overfladen.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.