Kako varno pristati na Marsu

Nasa že nekaj časa razvija tehnološki demonstrator, katerega glavna naloga je omogočanje dostave čim več oziroma čim težjega tovora na Mars. Gre za program, ki je znan tudi kot Nasin leteči krožnik.

Sedanja tehnologija zmanjševanja velikih vstopnih hitrosti v atmosferi oziroma pri končnih stopnjah do pristanka na površini Marsa sega v zgodnje programe sond za raziskovanje Marsa iz sredine 70. let prejšnjega stoletja oziroma do programa Viking. V tem programu sta se leta 1976 na površino Marsa spustila dva pristajalna modula, v njegovi krožnici pa sta začela krožiti tudi dva velika umetna satelita. Vse od programa Viking do najnovejšega roverja Curiosity so za pristanke na rdečem planetu uporabljali takšno ali drugačno padalo.

Če pa hoče Nasa v prihodnjih desetletjih na Mars prevažati večje in težje tovore, nujno potrebuje novo tehnološko rešitev, saj imajo padala v redki Marsovi atmosferi omejeno nosilnost.

Do zdaj največ 900 kilogramov

In v programu LDSD (Low Density Supersonic Decelerators) počno prav to. Tako so med drugim opravili že več preizkusov na tako imenovanih raketnih saneh, nekatere druge pa izvajajo v atmosferi visoko nad Zemljo. Preizkušajo tudi nova velika padala in napihljive, zaviralnim blazinam podobne enote. Ti novi sistemi za zaviranje ali zmanjševanje hitrosti, ki omogočajo kolikor toliko mehak pristanek na Marsu, so prvi koraki v razvoju novih tehnologij, ki bodo morda nekoč v prihodnosti omogočile pristanek človeka na rdečem planetu; do zdaj je Nasi kot največji tovor uspelo varno spraviti na Marsovo površje že omenjeni rover Curiosity, ki je velik kot avtomobil srednjega razreda in tehta 900 kilogramov.

Med drugim iščejo zglede tudi v naravi, na primer pri ribi napihovalki, ki se lahko napihne in poveča svojo velikost, ne da bi se ji zato povečala teža. Cilj je namreč, da bi na Mars pripeljali težje tovore in za to ne bi potrebovali velikih količin (težkega) goriva za močne pristajalne raketne motorje. Čeprav je Marsova atmosfera približno stokrat redkejša od Zemljine, bi pri pristajanju še vedno lahko uporabili zaviralni oziroma toplotni ščit in tudi velika in zelo lahka padala ter ne nazadnje tudi zaviralne raketne motorje.

Ker bi bilo preizkušanje novih pristopov na Marsu bistveno predrago, se morajo Nasini strokovnjaki zadovoljiti z zemeljsko stratosfero, ki lahko vsaj nekoliko »imitira« zelo redko Marsovo atmosfero. Program vodi Nasin vesoljski tehnološki direktorat v zvezi z Nasinim Laboratorijem za reaktivne pogone (JPL) v Pasadeni. Sodeluje tudi znani Nasin Marshallov vesoljski center.

V programu LDSD trenutno razvijajo tri naprave, ki jih bodo preizkusili pri hitrostih, večjih od zvoka. Razvijajo dve letečim krožnikom oziroma balonom podobni napravi (Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerators – SIAD). Ena ima premer šest metrov in naj bi bila primerna za prevoz bodočih robotskih vozil; vodijo jo pod oznako SIAD-R in naj bi bila napolnjena z vročim plinom. Druga, SIAD-E, s premerom osem metrov, pa naj bi bila primerna za pristanek pristajalnih modulov s posadko.

Te zaviralne enote bodo pritrjene na zunanji obod pristajalnih modulov, ki bodo pristajali na rdečem planetu. Njihova naloga bo, da zmanjšajo hitrost kapsul s tovorom oziroma posadko za polovico, od približno štirikratne hitrosti zvoka na dvakratno. Pri tej hitrosti bi že lahko uporabili posebna, tako imenovana nadzvočna padala. Tretji demonstrator, ki ga razvijajo, je v bistvu prav takšno novo padalo, ki ima premer 30,5 metra, kar je več kot dvakratni premer zaviralnih padal, ki so jih uporabili za sonde Viking in Curiosity. S tem padalom naj bi dodatno zmanjšali pristajalne hitrosti.

Preizkus na višini 55 kilometrov

Nov sistem so najprej preizkušali v vetrovniku. Letošnjega 28. junija pa so vse skupaj preizkusili še v stratosferi. Tehnološki demonstrator SIAD so z gigantskim balonom dvignili na višino 36.600 metrov; orjak je napolnjen s helijem in ima prostornino 1,2 milijona kubičnih metrov ter nosilnost dobre tri tone (polno napihnjen ima premer 140 metrov in visok 120 metrov). S te višine pa se je tehnološki demonstrator z raketnim motorjem povzpel še za dobrih 18 kilometrov, vse do višine skoraj 55 kilometrov nad zemeljskim površjem in pri tem dosegel skoraj štirikratno hitrost zvoka; to so tudi razmere, ki so vsaj približno podobne tistim, ki vladajo ob vstopu sonde v Marsovo atmosfero. Takrat so aktivirali letečemu krožniku podobno zavorno enoto, zato se je napihnila in hitrost zmanjšala do 2,5-kratne hitrosti zvoka. To pa je dovolj »počasi«, da so sprostili tudi nadzvočno padalo (supersonic disk sail parachute), ki tehta le okoli 135 kilogramov in lahko prenese zelo aerodinamično obremenitev.

Med zadnjim junijskim preizkusom tega tehnološkega demonstratorja, ki so ga opravili na Tihem oceanu v bližini Havajev, je delno zatajilo prav to padalo, ki se ni povsem razvilo. Preizkus so kljub temu označili za uspešnega, zato bodo testiranja nadaljevali še letos in prihodnje leto. Ocenjujejo, da je cena programa približno 150 milijonov dolarjev.

Miloš Krmelj, predstavnik Mednarodne vesoljske univerze za Slovenijo