Curiosity спустится на Марс "на ремнях"

Инженеры НАСА заканчивают подготовку миссии Mars Science Laboratory, которая стартует к Марсу 25 ноября 2011 года. Эта миссия доставит на Красную планету самый крупный в истории дистанционно управляемый наземный аппарат Curiosity. Миссия также является одной из самых дорогих беспилотных – 2,5 млрд долл.

Спускаемая капсула должна доставить марсоход на поверхность в следующем году, за шесть минут преодолев атмосферу Марса. Именно эти несколько минут вызывают наибольшее беспокойство. Дело в том, что Curiosity сравним по размеру с автомобилем и весит 850 кг – ни один земной аппарат таких габаритов еще не высаживался на планету. Для мягкого приземления специалисты НАСА разработали уникальную посадочную систему, самую сложную в своем роде.

Для посадки более легких марсоходов Spirit и Opportunity использовалась простая схема: парашют и надувная амортизирующая подушка. Однако Curiosity весит больше, чем оба этих аппарата вместе взятых, поэтому потребовалась разработка новой посадочной системы Sky Crane, в которой использованы все последние достижения земной науки и техники.

Новая посадочная система удачно комбинирует надежные испытанные узлы и технологические новинки. Процесс посадки Curiosity будет выглядеть следующим образом: после отделения спускаемой капсулы с марсоходом от разгонного блока, она начнет вход в плотные слои атмосферы Марса со скоростью почти 6 км/сек. На этом этапе спуска марсоход будет защищен самым большим в истории беспилотной космонавтики теплозащитным экраном диаметром 4,5 метра. Он изготовлен из фенольного полимера с углеродным волокном и способен защитить марсоход от сверхвысоких температур. Экран также содержит специальные вольфрамовые цилиндры, которые перемещают центр тяжести спускаемой капсулы для максимальной устойчивости. Процесс баллистического спуска заранее запрограммирован и будет полностью автономным.

На высоте примерно 7 км спускаемая капсула раскроет прочнейший сверхзвуковой парашют, который должен замедлить аппарат с огромной орбитальной скорости до скорости 100 м/с, при достижении которой теплозащитный щит будет отстрелен. Подобные парашюты успешно использовались еще миссиями Viking.

Затем начнется один из самых сложных этапов: парашют отстреливается, включаются тормозные ракетные двигатели и новейшая интеллектуальная система управляемой посадки. Во многом выбор площадки для приземления зависит от снимков 1-метрового разрешения, сделанных орбитальным зондом Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Спускаемая капсула Curiosity оснащена камерой, которая начнет съемку с высоты 3,7 км, сличая свои фотографии со снимками MRO. Данные сверки снимков будут использованы для управления платформой и посадки в запланированном месте – рядом с 5-км горой в центре кратера Гейла.

Однако самые большие затруднения у разработчиков вызвал момент касания поверхности. Остро встал вопрос выбора конфигурации ракетной платформы. Так, если расположить Curiosity на ракетной платформе, то после посадки могут возникнуть серьезные трудности с выходом на поверхность – марсоход Spirit уже сталкивался с аналогичными проблемами, когда случилась поломка пандуса, по которому он должен был скатиться на поверхность. С другой стороны, размещение Curiosity «под брюхом» ракетной платформы ставит проблему воздействия на колеса марсохода: удар при посадке может сломать их, а вес платформы еще больше увеличит нагрузку на шасси.

В результате длительных расчетов инженеры НАСА нашли выход и создали уникальную систему Sky Crane. Работает она следующим образом: на высоте 1,8 км Curiosity «выпадает» из-под брюха посадочной платформы и повисает на прочных нейлоновых ремнях. Платформа с помощью ракетных двигателей мягко опускает марсоход на поверхность и после касания почвы ремни ослабевают, отстреливаются, а платформа резко набирает высоту, летит по параболе и падает на безопасном расстоянии.

Выглядит это исключительно рискованной операцией, но инженеры НАСА уверены в успехе, поскольку на испытаниях система Sky Crane работала отлично. В ходе тестов Sky Crane обеспечивала беспрецедентно мягкую посадку и могла бы безопасно опустить даже человека, который при этом испытал бы нагрузку не большую, чем после прыжка с табуретки.