NASA’nın Perseverance aracı, Mars’tan seçilen bilimsel örnekleri Dünya’ya getirme amacıyla NASA ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı) tarafından yürütülen Mars Sample Return kampanyası için kaya çekirdek örnekleri ile dolu tüpler biriktirmeye devam ediyor. Bu ortak çaba, Mars’tan seçilen örnekleri Kızıl Gezegen’e getirilemeyecek kadar karmaşık olan laboratuvar ekipmanlarıyla Dünya’da incelenmesi amacını taşıyor.
Mühendisler, bu örnekleri Dünya’ya getirecek olan Sample Retrieval Lander’ın tasarımıyla meşgul ve bu çerçevede, landerin bacaklarının ve ayak tabanlarının prototiplerini NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet İtiş Laboratuvarı’nda test ediyorlar.
NASA, başarılı Mars inişlerinin on yıllar boyunca öğrendiklerini alıyor ve bu dersleri Mars Örnek Alma Aracı kavramına uyguluyor, bu da Mars’a iniş yapmış en büyük uzay aracı olacak – 5.016 pound (2.275 kilogram) kadar. Aracın Mars’a iniş hızını yavaşlatmak için yeni nesil paraşütler ve 12 roket motorunu kullanmasının yanı sıra, landerin iniş anındaki etkisini emmeye yardımcı olması için bacaklara ihtiyacı vardır.
Uzay aracı, Perseverance’ın özenle paketlenmiş örneklerini bir bekleyen uydulara göndermek için bir roket taşıyacaktır. ESA tarafından sağlanacak 8 fit (2.5 metre) uzunluğundaki bir robotik kol, bu örnek tüplerini rokete yükleyecektir. Lander, bir örnekleme deposuna bırakılan tüpleri yedek olarak almak için en fazla iki mini helikopteri taşıyabilir. Bu nedenle lander ağır olmalıdır.
İniş sırasında enerjinin nasıl emileceğini anlamak için JPL mühendisleri, tasarımı ve sonraki testleri bilgilendirecek olan bu yılın başlarında düşme testleri yaptılar. Bir dizi test, erken konsept lander modelinin üçte bir ölçekli versiyonunu sert bir zemine bırakmayı içeriyordu, diğeri ise tam boyutlu bir ayak tabanını simüle edilmiş Mars toprağına çarpmayı merkez alıyordu. Ekip, test sırasında gözlemlediklerini tasarımı daha da geliştirirken uygulayabilir.
Küçük Başlayın “Bu lander ile başladığımız tasarım arasında zaten gece ile gündüz farkı var,” diyen testlerde çalışan JPL mühendisi Morgan Montalvo dedi.
Ekip, her olası iniş senaryosunu düşünmek zorunda, bu da uzay aracının bir kaya üzerine “parmak takmış” gibi iniş yapması durumunda ne olacağı dahil her şeyi içerir. Böyle bir zorluğu yaratmak için bir dizi test sırasında, bir prototipi bir sarkaçtan sallanarak yere gönderdiler, bu mini landeri yere eğik bir açıyla gönderdi. Kameralar, iniş yüzeyini, zemindeki büyük siyah metal plakayı halkaladı. Düşük bir korkuluk, kayayı temsil etti.
Montalvo, 3-2-1 geri sayımı yaptı ve lander bir gürültüyle hızla aşağıya daldı ve korkuluğa çarptı. Ekip daha sonra yüksek hızlı videoda, bacakların ana direklerinden birinde fark edilebilir bir sarsıntı olduğunu gördü. Lander’ın boyutunu artırın ve bu sarsıntı daha da fark edilir hale gelecektir. Bu nedenle daha güçlü uçuş direkleri tasarlanacak.
Ekip, landerin şasiyi bacaklarına bağlayan çelik çubuklar olan “yük sınırlayıcıları” da test etti. Bacaklar iniş sırasında hareket ettiğinde, çubukların bükülmesi zorlanır ve bir miktar darbeyi emer. Limitörler daha önce InSight gibi landerlarda kullanıldı, ancak bu prototipte daha büyük ve nihai tasarımda daha da büyük olacaklar.
“Bu çelik çubukları sadece ellerinizle bükerek bükemezsiniz,” dedi Montalvo. “Onların içine giren kuvveti görmek oldukça şaşırtıcı, düşüşten sonra neredeyse yarıya kadar büküyorlar.”
Ağır Ayaklı Uzay Aracı
Lander’ın tam boyutlu ayak tabanlarının testi, 10.000 pound (4.536 kilogram) tozlu, Mars benzeri toprakla doldurulmuş bir kutuda yapılmaktadır. Yaklaşık 16 inç (41 santimetre) çapında düz, yuvarlak ayak tabanı, yaklaşık yarım ton demir ağırlık levhaları ile bir montaja bağlanır.
Test yatağının lideri Patrick DeGrosse, bir test sırasında lander ayak tabanının toprağa batmasını izledi ve derin bir iz bırakırken bir toz bulutu saçtığını gördü. Etki, binanın duvarlarını salladı. Sonrasında, yüksek hızlı kameralar enerjinin yastıktan dışarı yayıldığını gösterdi.
“Uzay aracının ayaklarının yüzeyin altına çok fazla batmasını istemiyoruz,” dedi DeGrosse. “Ve uzay aracının yüzeyde çok düzgün olmasını istiyoruz. Roketin kalkış yapmasına olanak sağlayan bir platform olması gerektiği için sağlam olmalı.”
Her testten sonra, DeGrosse her seferinde toprak yatağını 4 inç artırarak, malzemenin Mars’ta olması beklenen şekilde sıkıştırıldığından emin olmak için malzemeyi sıkıştırır. Koşulların ayrıca ayak tabanının toprakla nasıl etkileşimde bulunduğunu anlamak için tutarlı olması gerekiyor. Bu nedenle DeGrosse bu zaman alıcı süreci ayda dört kez tekrarlar.