好奇號2012年著陸火星的技術將被美國宇航局繼續用於載人飛行任務等更重的飛船著陸。美國宇航局的低密度超音速減速器(LDSD)項目正接近於宇宙飛船技術的邊緣,這項技術將幫助他們設計出最安全、最低廉的方式來為進入火星大氣的飛船減速。
探索火星
幫助接近火星的飛船減緩速度的這種最低廉方式利用了大氣層的自然摩擦力。LDSD技術所設計的飛碟狀的巨大表面會使這種潛能最大化,產生許多拖力幫助飛船減速降落到火星表面。
人造“飛碟”
然而飛船能夠獲得更大的摩擦力。這也是科學家們設計出超音速可膨脹氣動力減速裝置(SIAD)的原因。它通過增加飛船的體積來獲得更多的摩擦力。
照片中央就是SIAD,右側的是LDSD飛船。SIAD是一種可膨脹的管子,能夠將LDSD飛船的直徑從15英尺(約4.57米)直接擴大到26英尺(約7.92米)。
SIAD纏繞在LDSD飛船的四周,依靠壓縮氣體進行膨脹。美國宇航局設計兩個不同版本的SIAD,20英尺的能夠用於未來的機器人任務,另一個26英尺直徑的設計則用於最終的載人飛行任務。
SIAD設計用於將飛船接近2600英里每小時或者更高的速度降低1500英里每小時甚至更低。為了測試LDSD飛船和SIAD材料在這種危險高速下的強度,美國宇航局的工程師們將LDSD飛船連接到火箭滑車上,並且在其達到超音速時進行充氣膨脹。
然而,SIAD只能夠將飛船減速到大約1500英里每小時(約2414公里每小時),這一速度無法安全著陸。因此科學家們設計出了史上最大的超音速降落傘。照片中是去年9月,LDSD飛船飛行測試後降落在海上的情景。
飛行測試時為了驗證SIAD及其降落傘對於飛船的減速效果。儘管研究人員是在地球上進行的測試,但是他們想要模擬飛船在火星上的超音速飛行。因此他們將飛船送上了18萬英尺(約54公里)的高空。這是測試的工作原理圖。
首先LDSD會借助氣球完成大部分旅程。由於飛船的重量超過6800磅(約3084千克),因此需要一種強大的氣球將其送入高空。氣球加飛船組合的整體高度超過了華盛頓紀念碑(169米)。
之後,飛船底部的火箭會點火啟動,使其達到4倍音速並且再次上升6萬英尺,那裡的大氣條件非常稀薄,與火星大氣環境類似。此時SIAD會膨脹,將飛船的速度降低到大約1500英里每小時。
最終,飛船會被一台強有力的吊車拉出水面,並且裝船運送到岸邊進行更多的測試。LDSD項目負責人Mark Adler在一份聲明中稱,那次測試非常成功,而且完成了所有的飛行目標。
我們尚不清楚美國宇航局設計的飛碟究竟什麼時候能夠將人類送上火星。但是最近著名的科學家兼科學通訊員Bill Nye稱,有專家對美國宇航局的經濟預算進行了分析,發現其資金足以使美國宇航局在本世紀30年底末將第一批人類送上火星。