Después del éxito de Sojourner, repetido por Spirit y Opportunity, parecía que habíamos desarrollado un sistema a prueba de fallas para el aterrizaje atmosférico de nuestras sondas: hay muy pocas cosas que puedan salir mal con el sistema de aterrizaje con paracaídas y bolsas de aire. La mayor parte es pasiva y autoestabilizadora/autoprotectora.
Y luego volvemos al sistema de frenado basado en cohetes, que, al menos para mí, parece un accidente a punto de ocurrir. Uno de los motores no enciende, los sensores estabilizadores fallan, la fuerza de empuje es incorrecta, la correa se desconecta demasiado pronto y miles de otros posibles puntos de falla me parecen bastante peligrosos. Entonces, ¿qué hace que esa solución sea preferida al aterrizaje en paracaídas en planetas con atmósfera?
Es bastante simple. El nuevo rover Mars Science Laboratory es demasiado pesado para sobrevivir a un aterrizaje con bolsa de aire. Las bolsas de aire en sí están hechas de tela y tuvieron que reforzarse para el proyecto Mars Exploration Rovers. Hay algunos buenos videos en línea de JPL en la cámara de vacío en Plum Brook triturando algunas bolsas de aire de la era Sojourner al probarlas a velocidades y pesos de entrada MER, junto con los resultados: Mars Exploration Rover Airbag Landing Loads Testing and Analysis . Esto llevó los materiales utilizados (que incluían kevlar) a sus límites, y NASA/JPL sabían que no podrían usar este sistema con un módulo de aterrizaje del tamaño de MSL.
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Primero, hay muchas cosas que pueden salir mal con un sistema de aterrizaje de paracaídas + bolsa de aire. En segundo lugar, los sistemas Mars Pathfinder / Mars Exploration Rover también requerían que los cohetes se dispararan justo antes de llegar al suelo. En ese caso, eran motores de cohetes sólidos en comparación con los motores monopropulsores líquidos estrangulados utilizados por Mars Science Laboratory. Tercero, todos los sistemas usan un paracaídas.
En el primer punto, un sistema de aterrizaje con bolsas de aire es vulnerable a que se rompan las bolsas al impactar contra una superficie natural con rocas. O incluso sin rocas si golpeas lo suficientemente fuerte. Los cohetes sólidos disparados en el descenso terminal solo brindan un control aproximado sobre la velocidad del impacto, razón por la cual se requirieron las bolsas de aire. Fue un enfoque para desarrollar un sistema de aterrizaje en Marte de bajo costo que no requería propulsores acelerados más costosos o un radar de aterrizaje más capaz que sería necesario para un control más preciso sobre la velocidad del impacto. Si bien el costo es más bajo, las bolsas de aire se pueden sacar por una superficie muy rugosa, altas velocidades horizontales debido al viento o una alta velocidad total de impacto debido a la suplantación de radar de, por ejemplo, terrenos variables como mesas.
Cuando se propuso por primera vez, el sistema de bolsas de aire no se consideraba robusto, sino extremadamente arriesgado debido a la velocidad del impacto, la cantidad de impactos (¡reemplacemos un aterrizaje por treinta!) y las aceleraciones asociadas. Y simplemente parecía una locura. Ese riesgo fue aceptado para abaratar el costo.
Al final, el sistema funcionó, con algunos cambios en MER sobre MPF para mejorar la confiabilidad al compensar algunos efectos del viento y endurecer significativamente las bolsas de aire. Lo curioso es que antes de que vuele todo el mundo dice que es una locura y que nunca funcionará. Después de que vuela y funciona, y tratas de hacer otra cosa, ahora lo nuevo es una locura y todos preguntan por qué no estás usando ese sistema de bolsa de aire realmente robusto. Imagínate.
Como se señaló, un sistema de aterrizaje con bolsa de aire no escala bien cuando se aumenta el peso del móvil de 170 kg a 900 kg. La única forma de hacer que un sistema de bolsas de aire funcione a esa escala sería reducir la velocidad de aterrizaje. Así que tome el rover y las bolsas de aire que cuelgan de la correa en MER, y reemplace los cohetes sólidos en la parte superior de la correa con propulsores de hidracina estrangulados y reemplace el radar de altímetro con un radar doppler para un mejor control de la velocidad de impacto. Una vez que dé esos pasos, puede reducir drásticamente la velocidad de aterrizaje. ¡Tanto es así, que puedes eliminar las bolsas de aire por completo! Incluso puede eliminar la estructura del módulo de aterrizaje, lo que evita tener que bajar el rover de un módulo de aterrizaje para comenzar la misión. Necesita endurecer las ruedas y la suspensión para que sirvan como tren de aterrizaje, pero ese es un feliz precio a pagar para deshacerse de todas esas otras cosas. Voilá. Tienes la grúa aérea.
Si desea que un sistema de aterrizaje sea lo más confiable posible, reduzca la velocidad de impacto tanto como sea posible. La complejidad requerida para reducir la velocidad no hace inherentemente que algo no sea confiable. Simplemente significa que le costará más hacerlo confiable. A cambio, puede hacer que el aterrizaje sea mucho menos sensible a los entornos atmosféricos y de superficie, sobre los que no tiene control. En general, el sistema de aterrizaje MSL es mucho más confiable.
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