Eines der häufigsten Merkmale der Weltraumforschung war die Verwendung von Einwegkomponenten, um Missionen dorthin zu bringen, wo sie hingehen. Egal, ob wir über mehrstufige Raketen sprechen (die wegfallen, sobald sie verbraucht sind) oder die Hardware, die verwendet wird, um Entry, Descent and Landing (EDL) auf einem Planeten zu erreichen, die Idee war dieselbe. Sobald der Liefermechanismus aufgebraucht ist, wird er weggeworfen.
Dadurch könnten wir jedoch eine gefährliche Situation für zukünftige Missionen schaffen. Zu diesem Schluss kommt a neue Studie von dem Finnisches Meteorologisches Institut in Helsinki, Finnland. In Bezug auf den Einsatz von Entry, Descent and Landing (EDL)-Systemen kommt der Autor der Studie – Dr. Mark Paton – zu dem Schluss, dass abgeworfene Hardware von Missionen zum Mars in der Nähe zukünftiger Landeplätze ein schreckliches Durcheinander verursachen könnte.
Dr. Mark Paton ist ein Planetenforscher, der sich auf die Wechselwirkung zwischen der Marsatmosphäre und ihrer Oberfläche spezialisiert hat. Als solcher kennt er sich mit EDL-Systemen aus, die für die Landung von Missionen auf Körpern des Sonnensystems mit Atmosphären ausgelegt sind. Dies ist sicherlich ein fortwährendes Problem für den Mars, auf dem sich Lander und Rover auf verschiedene Mittel verlassen haben, um sicher an die Oberfläche zu gelangen.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/transcoded/9/96/Curiosity%27s_Seven_Minutes_of_Terror.ogv/Curiosity%27s_Seven_Minutes_of_Terror.ogv.480p.webmBedenke die Neugier Rover, der ein separates EDL-System verwendet – bekannt als der Himmelskran – um 2012 auf dem Mars zu landen. Als erstes EDL-System seiner Art war der Sky Crane im Wesentlichen ein raketenbetriebener Rucksack, der auf dem Rover montiert wurde. Dieses System trat ein, nachdemNeugiergetrennt von seinem Descent-Modul (das durch einen Fallschirm verlangsamt wurde) und benutzte Raketen, um den Abstieg des Rovers noch weiter zu verlangsamen.
Sobald er ausreichend nahe an der Oberfläche war, senkte der Sky Crane den Rover mit 6,4 Meter langen Halteseilen auf den Boden. Es löste sich dann und landete in sicherer Entfernung, nicht weit vom Hitzeschild, der Backshell und dem gelandeten Fallschirm des Descent-Moduls. Diese abgeworfenen Bits waren alle fotografiert einen Tag nach der Landung durch das HiRISE-Instrument der MSL aus der Umlaufbahn.
Dieses System ist auch für die Nutzung durch die März 2020 Rover. Und neben Raketen und Fallschirmen gibt es auch fortschrittliche Konzepte wie die Aufblasbare aerodynamische Hypersonic-Verzögerer (HIAD). Als Teil der NASA Fundamental Aerodynamics Hypersonics Project , ist das HIAD ein Versuch, sogenannte Inflatable Reentry Vehicle (IRV)-Systeme zu entwickeln, die auf Hitzeschilde verzichten.
Leider befasst sich diese Art von Technologie nicht mit einem anderen großen Problem – nämlich der Anhäufung verbrauchter Hardwarekomponenten auf der Oberfläche eines Planeten. Diese könnten mit der Zeit Risiken für zukünftige Missionen darstellen, vor allem weil sie das Potenzial haben, herumgeblasen zu werden und andere (und zukünftige) Landeplätze, die nicht weit entfernt liegen, zu überladen.
Künstlerische Darstellung des Mars 2020 mit seinem eingesetzten Sky Crane-Landesystem. Bildnachweis: NASA/JPL
Wie Dr. Paton in einem Interview mit dem Kolumnisten von Seeker (und Alumnist von Universe Today) andeutete. Elizabeth Howell :
„Derzeit verfügbare Landesysteme, die Hitzeschilde und Fallschirme verwenden, könnten problematisch sein, da abgeworfene Hardware dieser Lander normalerweise innerhalb weniger hundert Meter um den Lander landet. Ich könnte mir vorstellen, dass eine Probenrückkehrmission ihren Fallschirm nicht in unmittelbarer Nähe der Zielprobe oder der zwischengespeicherten Probe abwerfen würde. Der Fallschirm könnte die Probe abdecken, was das Auffinden zu einem Problem macht. Lander, die große Fallschirme oder andere große Geräte verwenden, stellen wahrscheinlich das größte Risiko dar, da diese leicht auf Ausrüstung an der Oberfläche geblasen werden und diese beschädigen oder abdecken könnten.“
Für seine Studie verließ sich Dr. Paton auf die 3D-Computermodellierung (mithilfe des Raumfahrtsimulators Orbiter) verschiedene Arten von ELD-Systemen zu untersuchen. Anschließend führte er meteorologische Messungen durch, um Windgeschwindigkeiten und -richtungen innerhalb der Martian Planetary Boundary Layer (PBL) zu bestimmen, um deren Einfluss auf die Verteilung abgeworfener Komponenten auf der Marsoberfläche zu bestimmen.
Er fand heraus, dass die Windgeschwindigkeiten innerhalb der PBL des Mars ausreichten, um bestimmte Arten von EDL-Systemen zu umblasen. Dazu gehörten Fallschirme – eine tragende Säule von Weltraummissionen – sowie Konzepte der nächsten Generation wie der HIAC. Grundsätzlich könnten diese Komponenten auf vorgelandete Vermögenswerte geblasen werden, selbst wenn der Lander selbst mehrere Kilometer entfernt aufgesetzt hat.
Dies könnte bei Robotermissionen, die über empfindliche Ausrüstung verfügen oder versuchen, Proben für die Rückkehr zur Erde zu sammeln, verheerende Folgen haben. Und bei bemannten Missionen – wie der von der NASA vorgeschlagenen „Journey to Mars“, die voraussichtlich in den 2030er Jahren stattfinden soll – könnten die Ergebnisse noch schlimmer ausfallen. Besatzungshabitate, die Teil aller zukünftigen bemannten Missionen sein werden, werden auf Sonnenkollektoren und andere Geräte angewiesen sein, die frei von Unordnung sein müssen, um zu funktionieren.
Künstlerisches Konzept des Deceleration-Moduls des Mars Science Laboratory beim Eintritt in die Marsatmosphäre. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Daher rät Dr. Paton, zukünftige Missionen so zu gestalten, dass die Menge an Hardware, die sie hinterlassen, minimiert wird. Darüber hinaus weist er darauf hin, dass bei zukünftigen Missionen meteorologische Messungen berücksichtigt werden müssen, um sicherzustellen, dass abgeworfene Komponenten nicht zurückblasen und laufende Missionen stören.
„Bei neuen Landesystemen wäre eine detaillierte Abwägungsanalyse erforderlich, um den besten Weg zu finden, dieses Problem zu mildern“, er genannt. „Um sicher zu sein, dass der Wind von allen angelandeten Anlagen wegbläst, müssten die Winde in den unteren Kilometern der Atmosphäre idealerweise kurz vor der erwarteten Ankunft des Landers gemessen werden.“
Als ob die Planung von Missionen zum Mars nicht schon herausfordernd genug wäre! Zusätzlich zu all den Dingen, um die wir uns kümmern müssen, um dorthin zu gelangen, müssen wir uns jetzt darum kümmern, unsere Landeplätze in makelloser Ordnung zu halten. Aber natürlich sind solche Überlegungen verständlich, da sich unsere Präsenz auf dem Mars ausweitet und für die kommenden Jahre viele Schlüsselmissionen geplant sind.
Dazu gehören in den nächsten zehn Jahren weitere Roboter-Rover – d. h. die der NASAMärz 2020Rover, die ESA Exomars-Rover , und die ISROs Mangalyaan 2 Rover – ein sogar von der NASA vorgeschlagener „ Reise zum Mars “ bis in die 2030er Jahre. Wenn wir den Mars zu einem regulären Ziel machen wollen, müssen wir lernen, hinter uns herzukommen!
Weiterlesen: Raumfahrtgesetz ,
Auszeichnung: Elizabeth Howell – Sucher