Sensor MEDLI2 Tangkap Data Krusial saat Pendaratan Perseverance di Mars
“Tango delta. Pendaratan dikonfirmasi. Perseverance aman di permukaan Mars, siap untuk mulai mencari tanda-tanda kehidupan masa lalu.” Selama lebih dari enam tahun, tim Instrumentasi Pendaratan, Turunan, dan Pendaratan Mars 2 (MEDLI2) menunggu untuk mendengar kata-kata ini.
Rover Perseverance NASA berhasil mendarat pada 18 Februari 2021, memulai eksplorasi robotiknya pada Planet Merah. MEDLI2 adalah salah satu teknologi kunci pada aeroshell pelindung rover yang membantu mendokumentasi entri, turunan, dan pendaratan (EDL) pesawat luar angkasa. Semua data MEDLI2 disimpan pada Perseverance untuk transmisi ke Bumi setelah pendaratan berhasil.
Peran MEDLI2 adalah untuk mengumpulkan data kritis tentang lingkungan yang sulit selama entri Perseverance melalui atmosfer planet. Ini mencakup tiga jenis sensor — termokopel, sensor flux panas, dan transmuden tekanan — yang mengukur panas dan tekanan ekstrim selama entri. Ini juga berisi elektronika dan perangkat keras untuk mencatat beban termal dan tekanan yang dialami selama entri dan melalui peluncuran payung payung supersonik.
MEDLI2 menggunakan pengukurannya untuk menentukan panas dan gaya atmosfer yang terjadi pada heat shield dan back shell. Bersama-sama, kedua komponen ini membentuk aeroshell, yang melindungi dan melindungi rover Perseverance selama perjalanan ke Mars dan EDL.
MEDLI2 dihidupkan lima jam sebelum “Tujuh Menit Kerasukan” — turunan tujuh menit terakhir ke Mars. Ini memberikan waktu bagi elektronika MEDLI2 untuk menstabilkan suhu dan mengukur kondisi awal sebelum entri. Setelah tim menerima indikasi bahwa MEDLI2 berhasil diaktifkan, mereka terus memantau data masuk selama fase penglihatan lima jam sebelum entri.
Sebagian besar sensor MEDLI2 dan elektronika primer dipasang pada heat shield Mars 2020. Sekitar 10 detik setelah payung supersonik meluncur, MEDLI2 dimatikan untuk terakhir kalinya, karena telah menyelesaikan pekerjaannya. Karena krusial bagi heat shield untuk dipisahkan untuk memungkinkan rover Perseverance diekstrak dari kendaraan entri, diperlukan agar MEDLI2 dimatikan beberapa detik sebelum pemisahan untuk mencegah masalah daya listrik. Kabel yang menghubungkan heat shield dan back shell kemudian dipotong dengan pemotong pyro, dan heat shield dibuang.
Perseverance kembali dengan “data peristiwa krusial” secara real-time selama EDL. Ini mencakup subset data MEDLI2, yang memungkinkan observasi pada apa yang dialami kendaraan entri saat entri sedang terjadi. Tiga hari setelah pendaratan berhasil Perseverance, sisa data MEDLI2 ditransmisikan kembali ke Bumi, dan fase berikutnya dari proyek dimulai: analisis data dan rekonstruksi performa.
“Data yang kembali sangat menarik. Seperti memiliki pandangan burung atas apa yang terjadi pada aeroshell saat terbang melalui langit Mars. Sinyal sensor MEDLI2 sangat jelas sehingga kami segera dapat mengidentifikasi fenomena yang menarik dan peristiwa krusial” kata Todd White, penyelidik utama MEDLI2 di Pusat Penelitian Ames NASA di Silicon Valley California.
Data yang dikumpulkan dari MEDLI2 juga memberikan pengukuran yang akan digunakan untuk menentukan properti atmosfer yang dilewati kendaraan entri Mars 2020. MEDLI2 menyediakan data observasi EDL yang esensial untuk memahami seberapa besar margin yang tersisa pada entri Perseverance beserta data yang akan digunakan untuk meningkatkan model prediksi dan alat untuk misi masa depan.
Suhu insulasi heat shield yang tercatat selama fase entri lengkap konsisten dengan prediksi entri. Suhu puncak yang terukur pada heat shield selama entri adalah 1830 °F (1000 °C). Ini berkorelasi dengan suhu luar puncak heat shield yang diperkirakan sekitar 2550 °F (1400 °C).
MEDLI2 juga menggunakan termokopel tertanamnya untuk menentukan seberapa banyak insulasi pelindung heat shield yang mungkin telah terbakar atau terablasi. Semua termokopel selamat dari puls panas entri, menunjukkan bahwa ablasi heat shield sangat rendah. Observasi ini dapat digunakan untuk mengevaluasi ulang jumlah insulasi yang diperlukan pada heat shield untuk potensial mengurangi massa keseluruhan kendaraan entri.
Tekanan permukaan juga diukur selama fase yang sama dengan tekanan permukaan puncak heat shield cocok dengan prediksi entri tim. MEDLI2 memilih sensor berbeda untuk fokus pada menangkap berbagai regime penerbangan secara akurat. Salah satu sensor mencakup rentang lengkap tekanan permukaan maksimum. Enam pengukuran tekanan heat shield yang tersisa memiliki rentang untuk menangkap kondisi selama regime penerbangan supersonik (dari sekitar lima kali kecepatan suara di Mars melalui peluncuran payung supersonik) secara lebih akurat. Sensor ini, bersama dengan pengukuran inersia papan, memberikan wawasan tambahan tentang bagaimana kendaraan entri berperforma saat dampak variasi densitas atmosfer dan angin lebih terasa. Data tekanan MEDLI2 akan digunakan untuk meningkatkan pendekatan pemodelan untuk misi EDL masa depan.
MEDLI2 mencakup sensor pada back shell kendaraan entri Mars 2020, area yang hingga sekarang memiliki observasi yang terbatas. Tekanan permukaan, suhu insulasi, dan pengukuran pemanasan permukaan langsung menyusun suite sensor back shell. Pengetahuan tentang tekanan permukaan di bagian belakang kendaraan entri berkontribusi pada pengurangan ukuran jejak pendaratan. Data suhu insulasi back shell berada dalam prediksi awal, yang dapat digunakan untuk mengurangi ketidakpastian pemodelan. Seperti pada insulasi heat shield, memahami performa suhu insulasi back shell dapat mengarah pada pengurangan massa insulasi back shell. Pengukuran pemanasan permukaan langsung dari back shell juga berkontribusi pada pengurangan ketidakpastian dalam model prediktif.
Data MEDLI2 juga mencakup berbagai pengukuran “housekeeping”. Ini mencakup sejumlah pengukuran suhu kompensasi untuk sensor ilmu kritis. Sebagian besar data housekeeping ini juga sangat menarik bagi tim Mars 2020 untuk membantu upaya rekonstruksi EDL mereka. Sebagian dari pengukuran housekeeping mencakup sensor internal dari elektronika pendukung MEDLI2 (tegangan, suhu internal, detak jantung/jam MEDLI2, dll.).
Tim MEDLI2 akan terus menganalisis data selama enam bulan mendatang, menyempurnakan pemahaman NASA tentang atmosfer Mars, kondisi ekstrim entri, dan seberapa baik aeroshell Mars 2020 melindungi rover. Pelajaran-pelajaran ini akan segera berguna untuk misi Mars berikutnya, dan bahkan misi yang menuju Titan.
