نهاية مرحلة هبوط كيوريوسيتي

في الحلقة السابقة، تركنا بطلة قصتنا Curiosity متجهة شمالًا داخل المركبة الفضائية MSL التي تشق طريقها عبر الغلاف الجوي المريخي وتستخدم الاحتكاك لإبطاء سرعتها.

يرجى ملاحظة: هذا الإدخال يواصل الإدخال السابق "الغوص في جو المريخ".

تم نشر المقال لأول مرة على المدونة "الكتلة الحرجة"

في الحلقة السابقة، تركنا بطلة قصتنا Curiosity متجهة شمالًا داخل المركبة الفضائية MSL التي تشق طريقها عبر الغلاف الجوي المريخي وتستخدم الاحتكاك لإبطاء سرعتها.

وفي أول اتصال مع الغلاف الجوي، كان MSL على ارتفاع 125 كيلومترا وبسرعة 6 كيلومترات في الثانية.

الآن، بعد أن أدى الغلاف الجوي الرقيق للمريخ إلى إبطاء سرعة مركبة الهبوط إلى ضعفي سرعة الصوت (في وسط المحيط)، يظل MSL على ارتفاع حوالي 2 كيلومترًا فوق سطح الأرض، وبسرعة حوالي 11 مترًا في الثانية. ولم يعد الغلاف الجوي ينتج احتكاكًا كافيًا لجسم بأبعاده، ولهذا الغرض يجب إبطاؤه بطريقة أخرى؛ وعندما يصل MSL إلى هذه السرعة، سيتم نشر مظلة ضخمة يبلغ قطرها 450 مترًا، ومهمتها إبطاء سرعتها الأفقية.

تم تصميم المظلة لتقليل طاقة سرعة مركبة الهبوط بنسبة 95% خلال 50 إلى 90 ثانية فقط!

وبعد 24 ثانية من انسحاب المظلة، من المتوقع أن يكون MSL على ارتفاع 8 كيلومترات، وبسرعة 125 مترًا في الثانية. لا تزال المظلة تبطئ السرعة، ولكن ليس بمعدل سريع بما فيه الكفاية، وبالإضافة إلى ذلك لا تزال هناك سرعة أفقية لن تسمح بالهبوط الدقيق. لذلك، من الضروري إجراء عملية هبوط أكثر تحكمًا، والتي سيتم تنفيذها باستخدام الصواريخ.
يتم طي المركبة الفضائية Curiosity داخل MSL مع تثبيت مرحلة الهبوط على ظهرها، وهو نظام دفع مزود بثمانية محركات صاروخية قوية (نوع من jetpack). عند الوصول إلى سرعة 125 مترًا في الثانية (سرعة دون سرعة الصوت)، يتم إلقاء الدرع الحراري وتتعرض المركبة الفضائية كيوريوسيتي في مرحلة الهبوط لهواء المريخ.

يتيح الكشف عن المركبة شيئين، البدء بتصوير الأرض، وقياس الارتفاع باستخدام الرادار.

يتم تركيب الرادار على منصة الهبوط، والغرض منه هو قياس الارتفاع الذي تتواجد فيه المركبة بدقة. بعد إطلاق الدرع الحراري، سينتظر الرادار 5 ثوانٍ قبل البدء في العمل، بحيث يكون لدى الدرع الوقت الكافي للابتعاد وعدم الخلط بين قراءة المسافة.

يوجد في الزاوية اليسرى الأمامية للمركبة نفسها كاميرا صغيرة تسمى MARDI (اختصار لـ Mars Descent Imager)، وهي موجهة نحو الأسفل، ووظيفتها بأكملها هي تسجيل مرحلة الهبوط. وستكون الصور بالألوان الكاملة وعالية الوضوح، وستسمح لفريق تشغيل المركبة بتلقي معلومات حول المنطقة المحيطة بنقطة الهبوط، بجودة أفضل بكثير مما يمكن الحصول عليه من الصور الفوتوغرافية من الفضاء. لن يتم استخدام شريط الهبوط للملاحة أثناء الهبوط ولن يتم بثه في الوقت الفعلي بسبب قيود عرض النطاق الترددي. لذلك، لمشاهدة فيلم الهبوط، ربما يتعين علينا الانتظار عدة أيام، لكن الأمر يستحق الانتظار!

سيبدأ MARDI في التصوير فورًا بعد تحرير الدرع الحراري، وسيستخدم أيضًا الأسطح البيضاء الملتصقة بجانبه الداخلي لتحقيق توازن اللون الأبيض (إذا كنت لا تعرف المفهوم، اسأل هواة التصوير الفوتوغرافي).

وبعد حوالي 85 عامًا من إطلاق الدرع الحراري، من المتوقع أن تكون مركبة الهبوط، التي لا تزال معلقة بالمظلة، على ارتفاع يتراوح بين كيلومتر ونصف إلى كيلومترين (وفقًا لقياسات الرادار). وستندفع الأرض نحوه بسرعة حوالي 100 متر في الثانية. في ظل هذه الظروف، يتم تنشيط مرحلة الهبوط: تبدأ محركات الصواريخ الثمانية، الموجهة نحو الأسفل حول المركبة الجوالة، في العمل بنسبة 1% من طاقتها الكاملة - وتنفصل مرحلة الهبوط عن القذيفة التي تغطيها وعن المظلة، وتسقط .

تم تصميم السقوط الحر للابتعاد عن المظلة والمظلة، قبل زيادة قوة دفع المحركات، ويستمر حوالي ثانية واحدة فقط.
تعمل المحركات على زيادة قوتها، أولًا لتقييد سرعات الدوران، ثم بكامل طاقتها، لإبطاء معدل السقوط مع إلغاء الحركة الأفقية تمامًا.
الفضول ومرحلة النزول
وستعمل المحركات الثمانية على خفض معدل الهبوط إلى نحو 20 مترا في الثانية. وسيستمر هذا المعدل حتى يصل الرادار إلى ارتفاع 50 مترًا عن الأرض. بعد ذلك سيزيدون قوتهم ويبطئون معدل الهبوط إلى 75 سم في الثانية. حاول أن تتخيل هذه الوتيرة، فهي بطيئة جدًا.

عند ارتفاع 21 مترًا، تكون محركات مرحلة الهبوط قد أحرقت بالفعل حوالي 400 كيلوغرام من الوقود، لذا إذا استمرت المحركات في العمل بهذه القوة، فإنها ستبدأ في سحب العربة الجوالة إلى الأعلى (نفس الدفع على كتلة أقل يعطي تسارعًا أكبر). ولذلك، يتم تقليل قوتها للحفاظ على معدل الهبوط البطيء، والذي يجب أن يظل ثابتًا حتى ملامسة الأرض. في مرحلة ما، ستعمل المحركات بقوة ضعيفة وغير فعالة، لذا قم ببساطة بإيقاف تشغيل أربعة منها.
توجد المحركات الثمانية في الزوايا الأربع للمركبة، زوج في كل زاوية، مع محرك واحد من كل زوج متجه للأسفل، والآخر أيضًا، ولكن مائل قليلاً إلى الخارج. المحركات الأربعة المائلة هي التي تستمر في العمل، وذلك لمنع الطائرة المنبعثة منها من الاصطدام بالمركبة الجوالة أثناء مرحلة الرافعة السماوية (الترجمة الأصلية إلى Sky Crane).

بعد 2.5 ثانية من إيقاف تشغيل المحركات الأربعة (ستعمل الأربعة الأخرى بنصف الطاقة تقريبًا)، سيتم تفعيل متفجرات نارية ستفصل المركبة عن مرحلة الهبوط. ستبدأ المركبة فعليًا في السقوط، وهي متصلة بمنصة الهبوط بواسطة ثلاثة أحزمة. تُمسك الأحزمة، المصنوعة من حبال النايلون، بالمركبة الجوالة من ثلاث نقاط حول مركز ثقلها، ثم تنفتح من ملف في أسفل مرحلة الهبوط (تحت مركز ثقلها، بحيث تظل متوازنة).

يعد الملف أيضًا آلية متطورة، تعمل على تحرير الأحزمة الثلاثة معًا تحت سيطرة مكابح كهروميكانيكية تتحكم في سرعة دورانها وبالتالي سرعة نزول المركبة.
بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا كابل سري (سري، واجهة كهربائية بين أجهزة نقل الطاقة والبيانات) يربط بين كيوريوسيتي ومرحلة الهبوط، لأن حاسوب العربة الجوالة يشغل كليهما.

سيتم نشر الأحزمة بطولها الكامل، وهو 7.5 متر، وستستمر مرحلة الهبوط في إنزال كيوريوسيتي بسرعة لطيفة تبلغ 75 سم في الثانية حتى ملامستها للأرض. قبل ثوانٍ قليلة من الاتصال، سيتم تحرير نظام تعليق عجلة العربة الجوالة، وسوف يمتد إلى الأسفل، ويكون جاهزًا لامتصاص التأثير على الأرض مثل الهيكل السفلي للطائرة.
بعد الهبوط، ستدعم الأرض وزن العربة الجوالة، وستشعر مرحلة الهبوط بتخفيف القوة المطبقة عليها.
سينتظر ثانية للتأكد من أن قياساته صحيحة وثابتة، ولضبط قوة دفع المحركات لدعم وزنه فقط. بعد هذه الثانية، يتم تنشيط آليات المقصلة الكهربائية التي تقطع أحزمة النايلون عند نقاط التعلق على ظهر كيوريوسيتي. تعود الأحزمة إلى ملفها في ثانية باستخدام زنبرك. في الوقت نفسه، يتحكم الفضول في مرحلة الهبوط ويقطع الحبل السري. وهذه إشارة لمرحلة الهبوط للصعود والابتعاد عن المكان حتى لا تعرض المركبة للخطر. سوف تتحطم على بعد 150 مترًا على الأقل.

وماذا الآن؟

لا شيء تقريبا
ستقوم كيوريوسيتي بالبث بشكل مستمر باستخدام جهاز إرسال UHF الخاص بها حتى تتمكن مركبة أوديسي المدارية من إرسال البيانات الخاصة بحالة المهمة إلى الأرض، ولكن في البداية ليس أكثر من ذلك قبل وصول التعليمات من مركز التحكم على الأرض، ولن تصل هذه البيانات حتى صباح اليوم التالي. يوم أدرنة القادم.

حول تفعيل العربة الجوالة وتقاعد المعدات وبدء عمل كيوريوسيتي في السجلات التالية.

لمزيد من القراءة:
الإدخال الأول في سلسلة الفضول: ما مدى صعوبة الهبوط على المريخ؟
المدخل الثاني في سلسلة الفضول: الغوص في جو المريخ
معلومات صحفية عن برنامج MSL (ملف PDF)
ملخصات من مدونة جمعية الكواكب
كن فضوليا

_____________________________________
مصدر الصورة: ناسا
المحاكاة: عيون ناسا ومختبر الدفع النفاث على موقع النظام الشمسي