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Sky crane es un sistema de aterrizaje suave utilizado en la última parte de la secuencia de entrada, descenso y aterrizaje (EDL) desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA para sus dos rovers más grandes de Marte , Curiosity y Perseverance . Si bien los rovers anteriores usaban bolsas de aire para aterrizar, tanto Curiosity como Perseverance eran demasiado pesados para aterrizar de esta manera. En su lugar, se desarrolló un sistema de aterrizaje que combina paracaídas y sky crane. Sky crane es una plataforma con ocho motores que baja el rover sobre tres correas de nailon hasta el aterrizaje suave.
El EDL comienza cuando la nave espacial alcanza la parte superior de la atmósfera marciana. Los ingenieros han llamado al tiempo que tarda en aterrizar en Marte "los siete minutos del terror". [1]
El primer rover de la NASA, Sojourner (en el módulo de aterrizaje Mars Pathfinder ), y los rovers gemelos Spirit y Opportunity , utilizaron una combinación de paracaídas, retrocohetes y bolsas de aire para el aterrizaje. Curiosity , lanzado en 2011, pesa casi 900 kg y era demasiado pesado para aterrizar de esta manera, ya que las bolsas de aire necesarias para él serían demasiado pesadas para ser lanzadas en un cohete. [2] En cambio, un sistema de aterrizaje que combinaba un aeroshell protector, paracaídas supersónicos y una grúa aérea fue desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) bajo la dirección de Adam Steltzner . [3] [4] [5] La grúa aérea es "un jetpack de ocho cohetes unido al rover". [6] Este sistema también es mucho más preciso: mientras que los Mars Exploration Rovers podrían haber aterrizado en cualquier lugar dentro de sus respectivas elipses de aterrizaje de 93 millas por 12 millas (150 por 20 kilómetros), Mars Science Laboratory aterrizó dentro de una elipse de 12 millas (20 kilómetros). [7] Mars 2020 tiene un sistema aún más preciso y una elipse de aterrizaje de 7,7 por 6,6 km. [8]
El equipo de Curiosity inventó el sistema de grúa aérea estudiando el antiguo sistema de aterrizaje del Viking (sus motores son "una 'reinvención' mejorada de los motores regulables del Viking") y la experiencia de aterrizaje de vehículos exploradores anteriores. [5] La grúa aérea funciona de forma muy similar a un helicóptero , y el equipo incluso consultó a los ingenieros y pilotos del helicóptero Sikorsky Skycrane . [9]
Curiosity fue el primer rover que aterrizó utilizando la maniobra de la grúa aérea. Tras el frenado con paracaídas, a unos 1,8 km (1,1 mi) de altitud, todavía viajando a unos 100 m/s (220 mph), el rover y la etapa de descenso salieron de la cubierta aerodinámica. [10] La etapa de descenso es una plataforma sobre el rover con ocho propulsores de cohetes monopropulsantes de hidracina de empuje variable en brazos que se extienden alrededor de esta plataforma para frenar el descenso. Cada propulsor de cohete, llamado motor de aterrizaje en Marte (MLE), [11] produce de 400 a 3100 N (90 a 697 lbf) de empuje. Un altímetro de radar midió la altitud y la velocidad, enviando datos a la computadora de vuelo del rover. Mientras tanto, el rover se transformó de su configuración de vuelo replegada a una configuración de aterrizaje mientras el sistema de grúa aérea lo bajaba por debajo de la etapa de descenso.
Este sistema consiste en una brida que baja el rover sobre tres correas de nailon y un cable eléctrico que transporta información y energía entre la etapa de descenso y el rover. A medida que los cables de soporte y de datos se desenrollaban, las seis ruedas motorizadas del rover encajaron en su posición. A unos 7,5 m (25 pies) por debajo de la etapa de descenso, el sistema de grúa aérea se detuvo y el rover aterrizó. Después de que el rover tocó tierra, esperó dos segundos para confirmar que estaba en tierra firme detectando el peso en las ruedas y disparó varios sujetadores pirotécnicos que activaron cortadores de cables en la brida y los cordones umbilicales para liberarse de la etapa de descenso. La etapa de descenso luego voló hacia un aterrizaje forzoso a 650 m (2100 pies) de distancia. [12] [7]
El sistema de grúa aérea se actualizó aún más para el rover Perseverance , que es más pesado que su predecesor y pesa 1.025 kg. [13] Durante la entrada atmosférica, la nave espacial desprendió el escudo térmico inferior y desplegó un paracaídas desde la carcasa trasera para reducir la velocidad del descenso a una velocidad controlada. Ocurre unos 240 segundos después de la entrada, a una altitud de aproximadamente 7 millas (11 kilómetros) y una velocidad de aproximadamente 940 mph (1.512 kph). El EDL recibió una nueva tecnología de navegación relativa al terreno, que utiliza una cámara especial para identificar rápidamente las características de la superficie. Luego se compara con un mapa a bordo para determinar exactamente hacia dónde se dirige el rover. Los miembros del equipo de la misión han mapeado de antemano las áreas más seguras de la zona de aterrizaje. Si Perseverance puede decir que se dirige a un terreno más peligroso, elige el lugar más seguro al que puede llegar y se prepara para el siguiente paso. Con la nave moviéndose a menos de 320 km/h (200 mph) y aproximadamente a 1,9 km (1,2 mi) de la superficie, el conjunto de rover y grúa aérea se separó de la carcasa trasera, y los cohetes en la grúa aérea controlaron el descenso restante al planeta. A medida que la etapa de descenso se nivela y reduce la velocidad a su velocidad de descenso final de aproximadamente 1,7 millas por hora (2,7 kilómetros por hora), inicia la maniobra de la grúa aérea. Con aproximadamente 12 segundos antes del aterrizaje, a unos 66 pies (20 metros) sobre la superficie, la etapa de descenso baja el rover con un conjunto de cables de aproximadamente 21 pies (6,4 metros) de largo hasta que confirma el aterrizaje, separa los cables y vuela una distancia para evitar dañar el rover. Mientras tanto, el rover despliega su sistema de movilidad, bloqueando sus patas y ruedas en posición de aterrizaje. [14] [15] [9]
El Perseverance aterrizó con éxito en la superficie de Marte el 18 de febrero de 2021 a las 20:55 UTC. [16] Ingenuity informó a la NASA a través de los sistemas de comunicaciones del Perseverance al día siguiente, confirmando su estado. [17] La NASA también confirmó que el micrófono a bordo del Perseverance había sobrevivido a la EDL, junto con otros dispositivos de grabación visual de alta gama, y publicó el primer audio grabado en la superficie de Marte poco después del aterrizaje, [18] capturando el sonido de un viento marciano. [19]
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