Måndagmorgonens landning på Mars har väckt berättigad uppståndelse på grund av den originella landningsmetoden som kallas ”Sky crane”. Fordonet ”Curiosity” hissas ned på Marsytan från en raketdriven rymdfarkost som ”svävar” en bit från ytan. Detta är en helt ny metod att sätta ned ett hjulfordon på en annan himlakropp. Tidigare landningar på Mars med hjulfordon som NASA genomfört på senare år gjordes med ”krockkuddar” som omgav fordonen vid kontakten med marken. Genom ett finurligt system för att tömma krockkuddarna och öppna den behållare i centrum av krockkuddeknippan i vilken hjulfordonet fanns kunde det hamna med hjulen nedåt och köra iväg från de tomma krockkuddarna och börja forskningen. Curiosity bedöms vara för stor och tung (900 kg) för att krockkuddemetoden skulle fungera. Därför ”Sky crane”.
Förutom på Mars har hjulfordon bara landsatts på Månen. Det första var den ryska (eg. sovjetiska) Lunokhod, ett åttahjuligt fordon (bild t.h.) som vägde 756 kg när det landade på månen den 17 november 1970. Lunokhod-2 landade på månen i januari 1973. Dessa två fordon monterades ovanpå en rymdfarkost som landade på månen och fordonen fick köras ned på månytan på en mycket brant utfällbar ramp. I princip skulle Lunokhod ha kunnat levereras till månytan med ett system i stil med ”Sky crane”, men det hade nog varit en alltför stor teknisk utmaning för 40 år sedan.
Vi kanske inte skall glömma de tre månbilarna som Apollo-15, -16, -17 hade med sig till månen under åren 1971-1972. De transporterades till månen hopfällda inuti en behållare på sidan av Apollolandaren landningsdel. Astronauterna utlöste den delvis automatiska utfällningsproceduren.
Men själva utplaceringen av ett fordon på en annan himlakropp är bara en del av problemet. Att få ned hastigheten till noll – både vertikal och horisontellt – är det stora problemet. På Venus yta är atmosfären extremt tät – 90 gånger högre tryck än på jordytan – så atmosfären kan användas för att landa på Venus hela vägen ned till ytan. Först skyddas farkosten av en värmesköld under den period då
hastigeten måste tas ned från över 40000 km/h till ca 900 km/h. Vid den farten och på flera tiotal km höjd kan man fälla ut en fallskärm som sen för ned farkosten till ytan. Så gick det till vid de allra första lyckade landningarna på Venus som gjordes av Sovjetunionen för drygt fyrtio sedan. Senare sovjetiska Venuslandare använde en ”dykbroms” sista biten ned till ytan i stället för fallskärm som lösgjordes på fem mils höjd. ”Dykbromsen” var en stor rund skiva. (Bild nedan.)
På månen har man ingen hjälp av någon atmosfär och man måste använda bromsning med raketmotorer nästan hela vägen till ytan. Här uppstår två tekniska problem. Man måste kunna mäta hastigheten både vertikalt och horisontellt och med en styrautomat se till att båda dessa hastigheter är nära noll vid landningen. Något slags radar behövs för att mäta farten. För att inte röra upp för mycket damm och för att inte riskera att raketstrålen träffar t.ex. en sten och kanske få farkosten att kantra stängs raketkraften av några meter ovanför ytan och farkosten faller fritt den sista biten.
Det andra problemet är att allteftersom landaren förbrukar bränsle blir den lättare och för att kunna ”sväva” över ytan strax före landingen måste raketdragkraften hela tiden gradvis minskas. Under Apollolandningarna använde man en raketmotor som steglöst kunde ”dra av gasen”. Att konstruera en sådan raketmotor är mycket svårt eftersom förbränningen i brännkammaren kan bli instabil när trycket ändras. Senare tiders landare som använder raketkraft använder i stället flera mindre raketmotorer som kan slås av och på mycket fort (”pulsas”). Då kan man genom att variera dragkraftens pulslängd eller pulsfrekvens mjukt variera dragraften och dessutom styra farkosten inriktning genom att låta olika raketmotorer ha en smula olika dragkraft. (På bilden t.h. ser vi två månlandare: den obemannade Surveyor-3 [landade 1967] och Apollo-12 [landade i november 1969])
På Mars måste man använda en landningsmetod som kombinerar metoderna från Venus och månen. Mars atmosfär är mycket tunn – trycket på ytan är mindre än en hundradel av trycket på jordytan. Men för att få ned farten från ca 20000 km/h (Curiosity) till några hundra km/h duger den bra. Först bromsar Curiositys trubbiga värmesköld farten till 2000 km/h på 11 km höjd. Sen tar en fallskärm vid som tar ned farten till ca 275 km/h på 1,5 km höjd. Men sedan måste man tillgripa raketkraft för att få ned farten till nästan noll. Det är här den raketdrivna ”Sky crane” kommer in.
Visst blir det spännande att se om ”Sky crane” fungerar? I morgon bittida kl 0731 vet vi!
