Voor de eerste maanden van 2021, de atmosfeer van Mars bruiste van nieuwe bezoekers van de aarde. Eerst, het was de Hope-sonde van de VAE Space Agency, gevolgd door de Chinese Tianwen-1 die in een baan om de aarde komt.

Meer recentelijk landde NASA de grootste rover ooit op Mars en zijn metgezel, een ingenieuze helikopter, die beide sindsdien nieuwe mijlpalen hebben neergezet.

De volgende bezoeker van de planeet zal de lander van de Tianwen-1 missie zijn, die half mei zal proberen het oppervlak van Mars te bereiken. Om de atmosfeer van Mars binnen te gaan, het zal een iets andere techniek gebruiken dan eerdere missies.

Landen op Mars is notoir gevaarlijk - meer missies zijn mislukt dan geslaagd. Een succesvolle Mars-landing vereist dat je met zeer hoge snelheden de atmosfeer binnengaat, vervolgens het ruimtevaartuig precies op de juiste manier vertragen als het zijn landingslocatie nadert.

Deze fase van de missie, bekend als entry-descent-landing, is het meest kritisch. Eerdere missies hebben verschillende manieren gebruikt om de atmosfeer van Mars binnen te komen.

Het perfectioneren van de toegang tot de atmosfeer van Mars is geholpen door de ervaring van het terugkeren van ruimtevaartuigen naar de aarde. De aarde kan een significant andere atmosfeer hebben dan Mars, maar de principes blijven hetzelfde.

Een ruimtevaartuig dat in een baan om een ​​planeet draait, zal zeer snel bewegen, om zich aan die baan te houden. Maar als het ruimtevaartuig met zo'n hoge snelheid een atmosfeer binnendrong, zelfs een zo dun als die van Mars, het zou opbranden. Alles wat de atmosfeer binnenkomt, moet aanzienlijk worden vertraagd en de warmte die tijdens deze korte reis wordt gegenereerd, kwijtraken. Er zijn verschillende manieren om het aan te pakken.

Ruimtevaartuigen worden beschermd tegen de warmte die wordt gegenereerd tijdens het binnendringen van de atmosfeer met behulp van hitteschilden. In het verleden hebben verschillende missies technieken gebruikt zoals het absorberen van warmte, een isolerende coating, door de warmte terug te reflecteren in de atmosfeer of door ablatie, waarbij het schildmateriaal wordt verbrand.

Van Apollo-missies van de jaren zestig tot de meer recente Dragon van SpaceX, deze technieken zijn met succes toegepast, en ze werken heel goed voor de aarde. Maar als het op Mars aankomt, ingenieurs moeten enkele aanvullende maatregelen nemen.

Landen op Mars

Orbiters zijn ontworpen om het oppervlak van een planeet vanuit de baan te bewaken en fungeren als een communicatie-relaisstation. Bij het naderen van een planeet, het ruimtevaartuig wordt meestal langs achtereenvolgens kleinere elliptische banen geleid, steeds langzamer, totdat het zijn doelbaan bereikt. Deze techniek kan ook worden gebruikt om de baan van een ruimtevaartuig te verlagen voordat een lander in de atmosfeer komt.

De hele manoeuvre duurt een paar maanden en vereist geen extra uitrusting - een efficiënte manier om brandstof te besparen. Omdat het de bovenste atmosfeer van de planeet gebruikt om te remmen, het wordt aerobraking genoemd. Aerobraking is gebruikt voor verschillende Mars-missies, waaronder ExoMars Trace Gas Orbiter en de Mars Reconnaissance Orbiter.

Aerobraking kan het ruimtevaartuig aanzienlijk vertragen, maar voor missies met rovers om te landen wordt het ingewikkelder. Op Mars, de atmosferische dichtheid is slechts 1% van de aarde en er zijn geen oceanen waar het ruimtevaartuig veilig in kan spatten. De botte vorm van het ruimtevaartuig alleen is niet genoeg om de snelheid te verminderen.

Eerder, succesvolle missies hebben extra maatregelen genomen. Mars Pathfinder-ruimtevaartuig gebruikte parachutes om te vertragen, terwijl het vertrouwde op een uniek airbagsysteem dat in de laatste paar seconden in actie kwam om de landingsschok op te vangen. De rovers Spirit en Opportunity zijn met dezelfde techniek succesvol op Mars geland.

Een paar jaar later, Curiosity rover gebruikte een nieuw landingssysteem. In de laatste seconden, raketten werden afgevuurd, waardoor het ruimtevaartuig kon zweven terwijl een ketting - een luchtkraan - de rover naar het stoffige oppervlak van Mars liet zakken. Dit nieuwe systeem demonstreerde de levering van een zware lading aan Mars en maakte de weg vrij voor grotere missies.

Recenter, de Perseverance rover die begin 2021 landde, gebruikte de betrouwbare skycrane evenals twee meer geavanceerde technologieën. Deze nieuwe functies, waarbij gebruik werd gemaakt van livebeelden van de camera's, maakten een nauwkeuriger, betrouwbaar en veiliger landen.

Zhurong:de 'vuurgod'

De landing van de Chinese Tianwen-1 rover is de volgende Mars-missie. De ambitieuze missie heeft een baan, landings- en zwervende componenten - de eerste missie die alle drie bij de eerste poging omvatte. Het cirkelt al rond de rode planeet sinds het op 24 februari in de baan van Mars kwam en zal half mei proberen zijn rover Zhurong - wat 'vuurgod' betekent - te landen.

qua grootte, Zhurong valt tussen Spirit en de Volharding en draagt ​​zes stukken wetenschappelijke apparatuur. Na de landing, Zhurong zal de omgeving onderzoeken om de bodem van Mars te bestuderen, geomorfologie en atmosfeer, en zal op zoek gaan naar tekenen van ondergronds waterijs.

traditioneel, de Chinese autoriteiten onthullen niet veel informatie voor het evenement. Echter, op basis van een vroeg overzicht van de missie door enkele Chinese onderzoekers, we kennen de landingsvolgorde die het ruimtevaartuig zal proberen te volgen.

Op 17 mei, Zhurong - beschermd door een aeroshell (een beschermende schaal die het ruimtevaartuig omringt, inclusief het hitteschild) - zal de atmosfeer binnendringen met een snelheid van 4 km/s. Als het voldoende vertraagt, parachutes worden ingezet. In de laatste fase van de reeks, raketten met motoren met variabele stuwkracht zullen worden gebruikt voor verdere vertraging.

In tegenstelling tot zijn Amerikaanse tegenhanger, Tianwen-1 zal twee betrouwbare technologieën gebruiken:een laserafstandsmeter om te bepalen waar deze zich bevindt ten opzichte van het Mars-terrein en een microgolfsensor om de snelheid nauwkeuriger te bepalen. Deze zullen worden gebruikt voor navigatiecorrectie tijdens de geparachuteerde afdalingsfase. Tijdens de fase van gemotoriseerd dalen aan het einde, optische en Lidar-beeldvorming zullen helpen bij het detecteren van gevaren.

Vlak voor de landing, een geautomatiseerde volgorde voor het vermijden van obstakels begint voor een zachte landing. Als de missie slaagt, China zal het eerste land zijn dat bij zijn eerste poging een rover op Mars laat landen. Een paar dagen daarna, Zhurong zal klaar zijn om het oppervlak te verkennen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.