A NASA SHIELD (Simplified High Impact Energy Landing Device) leszállóegységét egy autó gyűrődési zónájához hasonlóképpen tervezték meg, hogy elnyelje a becsapódás energiáját. Az űrügynökség már kilenc alkalommal landolt sikeresen a Marson, csúcstechnológiájú ejtőernyők, hatalmas légzsákok és fékezőrakéták segítségével. Most azt tesztelik, hogy vajon egyszerűbb-e vagy sem szimplán becsapódni a bolygó felszínébe.

A SHIELD rendszer illusztrációja, amivel kisebb egységeket lehetne a Marsra küldeni (Forrás: California Academy of Sciences)

Ahelyett, hogy lelassítanák az érkező űreszközt, a kísérleti koncepció egy harmonikaszerű, összecsukható alapra épül. Az új kialakítás nagyságrendekkel csökkenthetné a Marson való landolás költségeit, mert leegyszerűsítené a bonyolult EDL (entry, descent and landing) folyamatot; továbbá más, eddig nem megközelíthető helyekre is le lehetne így szállni. A SHIELD projektvezetője, Lou Giersch (NASA JPL) elmondása szerint így veszélyesebb területeket is meghódíthatnánk, ahová egyébként nem kockáztatnák meg egy milliárd dolláros rover lehelyezését.

A SHIELD rendszerrel kisebb költségvetésű egységeket lehetne a Marsra juttatni (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

A SHIELD tervezésekor sok ihletet merítettek a NASA Mars Sample Return küldetés előkészítéséhez végzett munkákból. A marsi minták visszahozatalának első lépése az, hogy a Perseverance rover kőzetmintákat gyűjt légmentesen lezárt fémcsövekbe; ezeket pedig majd egy másik űreszköz fogja visszahozni egy kis kapszulában, ami biztonságosan becsapódik a Föld egy elszigetelt területén. A feladat megoldásának kidolgozása közben merült fel a mérnökökben, hogy vajon megfordítható-e ez a terv. Ha valamit szeretnénk ledobni a Földre, akkor ezt megtehetjük-e a Marson is?

Velibor Ćormarković, a SHIELD csapat egyik tagja korábban az autóiparban dolgozott, ahol főként az autók töréstesztjeivel foglalkozott. Bizonyos tesztek során az autókat síneken gyorsítják fel nagy sebességre (sled test) és ütköztetik falba, vagy valamilyen deformálható akadályba. Ezeket a szánokat többféleképpen lehet gyorsítani, az egyik ilyen módszer pedig leginkább egy íjhoz hasonlít. A SHIELD tesztelése során hasonló rendszert használtak, csak függőleges irányban; fal helyett pedig a talaj szolgál akadályként.

A tesztelések során használt ejtőtorony, benne az íjra hasonlító gyorsítóberendezéssel, ami közel 180 km/h sebességgel tudja a földbe csapni a tesztelt eszközöket. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

Augusztus 12-én egy valós méretű SHIELD prototípust dobtak le az ejtőtoronyból, benne egy okostelefonnal, egy rádióval és egy gyorsulásmérővel. Ezek helyettesítették az elektronikai berendezéseket, amiket egy űreszköz majd vinni fog. A gyorsító berendezés két másodperc alatt, 177 km/sebességgel vágta földhöz a SHIELD-et. Ekkora sebességgel közelíti meg a Mars felszínét egy leszállóegység, miután a légkörbe való belépéskori kb. 23 335 km/h-s sebességről a légkör lefékezi.

A SHIELD prototípusa, egy fordított piramis alakú, összecsukható pajzs, ami elnyelné a becsapódás erejét egy marsi kemény landoláskor. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

A SHIELD korábbi tesztelései során homokos talajba csapódott a prototípus, ezúttal viszont egy 5 cm vastagságú fémlemezt használtak, hogy keményebben landoljon az eszköz, mint egy későbbi valós marsi leszállás során. A fedélzeten levő gyorsulásmérő szerint a SHIELD nagyjából 1 millió newton erővel csapódott be, ami kb. annak felel meg, mintha egy 112 tonna tömegű testet vágtunk volna hozzá.

A nagy sebességű kamerás felvételeken látszik, hogy a lemezhez képest kis szögben landolt, majd kb. 1 méter magasra pattant vissza, mielőtt felborult. A csapat arra gyanakszik, hogy a fémlemez okozhatta a pattogást, mert korábban erre nem volt példa. Megvizsgálták a prototípusban elhelyezett rakományt is, és minden, még az okostelefon is megúszta a becsapódást. Egyedül csak néhány kis műanyag rész sérült, ami miatt amúgy sem aggódtak, így összességében sikeres volt a teszt. Következő lépésként 2023-ban a leszállóegység többi részét tervezik meg, aztán pedig kiderül, meddig juthat el a koncepció.

Forrás: NASA JPL