Sensor Mengumpulkan Data Penting tentang Pendaratan Mars dengan Kedatangan Ketekunan

“Delta Tango. Touchdown dikonfirmasi. Ketekunan dengan aman di permukaan Mars, siap untuk mulai mencari tanda-tanda kehidupan masa lalu.” Selama lebih dari enam tahun, tim Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2 (MEDLI2) menunggu untuk mendengar kata-kata ini.

Penjelajah Ketekunan NASA berhasil mendarat 18 Februari 2021, memulai eksplorasi robotiknya di Planet Merah. MEDLI2 adalah salah satu teknologi penting pada aeroshell pelindung rover yang membantu mendokumentasikan entri, penurunan, dan pendaratan (EDL) pesawat ruang angkasa. Semua data MEDLI2 disimpan di Perseverance untuk dikirim ke Bumi setelah pendaratan berhasil.

Peran MEDLI2 adalah untuk mengumpulkan data penting tentang lingkungan yang keras selama masuknya Ketekunan melalui atmosfer planet. Ini termasuk tiga jenis sensor - termokopel, sensor fluks panas, dan transduser tekanan - yang mengukur panas dan tekanan ekstrem selama masuk. Itu juga berisi elektronik dan perangkat keras untuk merekam beban termal dan tekanan yang dialami selama masuk dan melalui penyebaran parasut.

MEDLI2 menggunakan pengukurannya untuk menentukan gaya pemanasan dan atmosfer yang terjadi pada pelindung panas dan cangkang belakang. Bersama-sama, kedua komponen ini membentuk aeroshell, yang menampung dan melindungi rover Perseverance selama pelayaran ke Mars dan EDL.

MEDLI2 dinyalakan lima jam sebelum “Tujuh Menit Teror” — tujuh menit terakhir turun ke Mars. Ini memberikan waktu bagi elektronik MEDLI2 untuk menstabilkan suhu dan mengukur kondisi awal sebelum masuk. Setelah tim menerima indikasi bahwa MEDLI2 berhasil diaktifkan, mereka terus memantau data yang masuk selama fase pantai lima jam sebelum masuk.

Mayoritas sensor MEDLI2 dan elektronik utama dipasang pada pelindung panas Mars 2020. Sekitar 10 detik setelah parasut supersonik dikerahkan, MEDLI2 dimatikan untuk terakhir kalinya, karena telah menyelesaikan tugasnya. Karena pelindung panas sangat penting untuk dipisahkan untuk memungkinkan bajak Perseverance dikeluarkan dari kendaraan masuk, MEDLI2 harus dimatikan beberapa detik sebelum pemisahan untuk mencegah masalah daya listrik. Harness yang menghubungkan pelindung panas dan cangkang belakang kemudian diputuskan oleh tembakan pyro-cutter, dan pelindung panas dijatuhkan.

Ketekunan mengembalikan "data peristiwa penting" secara real time selama EDL. Ini termasuk subset dari data MEDLI2, yang memungkinkan pengamatan tentang apa yang dialami kendaraan masuk saat entri terjadi. Tiga hari setelah keberhasilan pendaratan Perseverance, data MEDLI2 yang tersisa dikirim kembali ke Bumi, dan fase proyek berikutnya dimulai:analisis data dan rekonstruksi kinerja.

“Data yang dikembalikan sangat menarik. Ini seperti melihat sekilas apa yang terjadi pada aeroshell saat terbang melintasi langit Mars. Sinyal sensor MEDLI2 sangat jelas sehingga kami dapat segera memilih fenomena menarik dan peristiwa penting” kata Todd White, peneliti utama MEDLI2 di Pusat Penelitian Ames NASA di Lembah Silikon California.

Data yang dikumpulkan dari MEDLI2 juga menyediakan pengukuran yang akan digunakan untuk menentukan sifat atmosfer yang dilalui kendaraan masuk Mars 2020. MEDLI2 menyediakan data observasi EDL penting untuk memahami berapa banyak margin yang tersisa pada entri Perseverance bersama dengan data yang akan digunakan untuk meningkatkan model prediksi dan alat untuk misi masa depan.

Suhu insulasi pelindung panas yang dicatat sepanjang fase masuk lengkap konsisten dengan prediksi masuk. Suhu puncak yang diukur dalam pelindung panas selama entri adalah 1830 °F (1000 °C). Itu berkorelasi dengan perkiraan suhu luar pelindung panas puncak sekitar 2550 °F (1400 °C).

MEDLI2 juga menggunakan termokopel yang tertanam untuk menentukan seberapa banyak insulasi pelindung pelindung panas yang mungkin telah terbakar atau berkurang. Semua termokopel selamat dari pulsa pemanas masuk, menunjukkan ablasi pelindung panas sangat rendah. Pengamatan ini dapat digunakan untuk mengevaluasi kembali jumlah insulasi yang diperlukan pada pelindung panas untuk berpotensi mengurangi massa kendaraan masuk secara keseluruhan.

Tekanan permukaan juga diukur sepanjang fase yang sama dengan tekanan permukaan puncak pelindung panas yang sesuai dengan prediksi masuk tim. MEDLI2 memilih sensor yang berbeda untuk fokus menangkap secara akurat rezim penerbangan yang berbeda. Satu sensor mencakup kisaran lengkap tekanan permukaan maksimum. Enam pengukuran tekanan perisai panas yang tersisa memiliki jangkauan untuk lebih akurat menangkap kondisi selama rezim penerbangan supersonik (dari sekitar lima kali kecepatan suara di Mars melalui penyebaran parasut supersonik). Sensor-sensor ini, dikombinasikan dengan pengukuran inersia onboard, memungkinkan wawasan tambahan tentang bagaimana kinerja kendaraan masuk ketika dampak variasi kepadatan atmosfer dan angin lebih terasa. Data tekanan MEDLI2 akan digunakan untuk meningkatkan pendekatan pemodelan untuk misi EDL di masa mendatang.

MEDLI2 menyertakan sensor pada cangkang belakang kendaraan masuk Mars 2020, area yang hingga kini memiliki pengamatan terbatas. Tekanan permukaan, suhu insulasi, dan pengukuran pemanasan permukaan langsung terdiri dari rangkaian sensor cangkang belakang. Pengetahuan tentang tekanan permukaan di bagian belakang kendaraan masuk berkontribusi pada pengurangan ukuran jejak pendaratan. Data suhu isolasi back shell berada dalam prediksi awal, yang dapat digunakan untuk mengurangi ketidakpastian pemodelan. Seperti halnya insulasi pelindung panas, memahami kinerja suhu insulasi cangkang belakang dapat menyebabkan pengurangan massa insulasi cangkang belakang. Pengukuran pemanasan permukaan langsung dari cangkang belakang juga berkontribusi untuk mengurangi ketidakpastian dalam model prediktif.

Data MEDLI2 juga mencakup berbagai pengukuran “housekeeping”. Ini termasuk sejumlah pengukuran suhu kompensasi sensor sains kritis. Sebagian besar data rumah tangga ini juga sangat menarik bagi tim Mars 2020 untuk membantu upaya rekonstruksi EDL mereka sendiri. Bagian dari pengukuran pembersihan termasuk sensor internal ke elektronik pendukung MEDLI2 (tegangan, suhu internal, detak jantung/jam MEDLI2, dll.).

Tim MEDLI2 akan terus menganalisis data selama enam bulan ke depan, menyempurnakan pemahaman NASA tentang atmosfer Mars, kondisi ekstrem masuk, dan seberapa baik aeroshell Mars 2020 melindungi rover. Pelajaran ini akan segera berguna untuk misi Mars berikutnya, dan bahkan misi menuju Titan.