Catatan editor: Posting tamu ini ditulis oleh Andy Tomaswick, seorang insinyur listrik yang mengikuti ilmu dan teknologi ruang angkasa.
Salah satu tugas yang paling sulit secara teknis dari misi berawak ke Mars di masa depan adalah membuat para astronot selamat di darat. Kombinasi kecepatan tinggi yang diperlukan untuk perjalanan singkat di ruang angkasa dan atmosfer Mars yang jauh lebih ringan menciptakan masalah aerodinamika yang telah dipecahkan hanya untuk pesawat ruang angkasa robot sejauh ini. Jika suatu hari orang akan berjalan di permukaan Mars yang berdebu, kita perlu mengembangkan teknologi Entry Descent and Landing (EDL) yang lebih baik terlebih dahulu.
Teknologi itu adalah bagian dari pertemuan baru-baru ini dari Lunar Planetary Institute (LPI), konferensi Konsep dan Pendekatan untuk Mars, yang diadakan 12-14 Juni di Houston, yang berkonsentrasi pada kemajuan terbaru dalam teknologi yang mungkin bisa menyelesaikan masalah EDL.
Dari sekian banyak teknologi yang dipresentasikan pada pertemuan tersebut, sebagian besar tampaknya melibatkan sistem multi-tier yang terdiri dari beberapa strategi berbeda. Berbagai teknologi yang akan memenuhi tingkatan itu sebagian bergantung pada misi dan semuanya masih membutuhkan lebih banyak pengujian. Tiga yang paling banyak dibahas adalah Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerators (HIADs), Supersonic Retro Propulsion (SRP), dan berbagai bentuk aerobraking.
HIAD pada dasarnya adalah pelindung panas yang besar, biasanya ditemukan banyak jenis kapsul masuk kembali berawak yang digunakan dalam 50 tahun terakhir spaceflight. Mereka bekerja dengan menggunakan area permukaan yang besar untuk menciptakan gaya hambat yang cukup di atmosfer planet untuk memperlambat perjalanan pesawat ke kecepatan yang masuk akal. Karena strategi ini telah bekerja sangat baik di Bumi selama bertahun-tahun, adalah wajar untuk menerjemahkan teknologi ke Mars. Ada masalah dengan terjemahannya.
HIAD mengandalkan ketahanan udara karena kemampuannya melambat pesawat. Karena Mars memiliki atmosfer yang jauh lebih tipis daripada Bumi, perlawanan itu tidak seefektif memperlambat masuk kembali. Karena penurunan efektivitas ini, HIAD hanya dipertimbangkan untuk digunakan dengan teknologi lain. Karena juga digunakan sebagai pelindung panas, ia harus dipasang pada kapal di awal masuk kembali, ketika gesekan udara menyebabkan pemanasan besar pada beberapa permukaan. Setelah kendaraan melambat ke kecepatan di mana pemanasan tidak lagi menjadi masalah, HIAD dilepaskan untuk memungkinkan teknologi lain mengambil alih sisa proses pengereman.
Salah satu teknologi lainnya adalah SRP. Dalam banyak skema, setelah HIAD dirilis, SRP menjadi penanggung jawab utama untuk memperlambat pesawat. SRP adalah jenis teknologi pendaratan yang biasa ditemukan dalam fiksi ilmiah. Ide umumnya sangat sederhana. Jenis mesin yang sama yang mempercepat pesawat ruang angkasa untuk melarikan diri dari kecepatan di Bumi dapat diputar dan digunakan untuk menghentikan kecepatan itu saat mencapai tujuan. Untuk memperlambat kapal, balikkan penguat roket asli saat masuk kembali atau rancang roket yang menghadap ke depan yang hanya akan digunakan selama pendaratan. Teknologi roket kimia yang diperlukan untuk strategi ini sudah dipahami dengan baik, tetapi mesin roket bekerja secara berbeda ketika mereka bepergian dengan kecepatan supersonik. Lebih banyak pengujian harus dilakukan untuk merancang mesin yang dapat mengatasi tekanan kecepatan seperti itu. SRP juga menggunakan bahan bakar, yang dibutuhkan kapal untuk membawa seluruh jarak ke Mars, membuat perjalanannya lebih mahal. SRP dari sebagian besar strategi juga dibuang pada beberapa titik selama penurunan. Bobot turun dan sulitnya mengendalikan keturunan sambil mengikuti pilar nyala ke lokasi pendaratan membantu menghasilkan keputusan itu.
Setelah penguat SRP jatuh, dalam sebagian besar desain teknologi aerobraking akan mengambil alih. Teknologi yang biasa dibahas di konferensi adalah ballute, balon kombinasi dan parasut. Gagasan di balik teknologi ini adalah untuk menangkap udara yang bergegas melewati pesawat pendaratan dan menggunakannya untuk mengisi balute yang ditambatkan ke pesawat. Kompresi udara yang mengalir ke dalam ballute akan menyebabkan gas memanas, akibatnya menciptakan balon udara panas yang akan memiliki sifat mengangkat yang sama dengan yang digunakan di Bumi. Dengan asumsi udara yang cukup dilarikan ke dalam ballute, itu bisa memberikan perlambatan akhir yang dibutuhkan untuk dengan lembut menjatuhkan pendaratan di permukaan Mars, dengan tekanan minimal pada muatan. Namun, jumlah total teknologi ini akan memperlambat kapal tergantung pada jumlah udara yang bisa disuntikkan ke dalam strukturnya. Dengan lebih banyak udara, datanglah ballute yang lebih besar, dan lebih banyak tekanan pada material yang terbuat dari ballute. Dengan pertimbangan itu, itu tidak dianggap sebagai teknologi EDL yang berdiri sendiri.
Strategi-strategi ini nyaris tidak menggores permukaan metode EDL yang diusulkan yang dapat digunakan oleh misi manusia ke Mars. Curiosity, bajak terbaru yang akan segera mendarat di Mars, menggunakan beberapa, termasuk bentuk unik SRP yang dikenal sebagai Sky Crane. Hasil dari sistemnya akan membantu para ilmuwan seperti yang ada di konferensi LPI menentukan rangkaian teknologi EDL mana yang paling efektif untuk misi manusia di masa depan ke Mars.
Tunjukkan keterangan gambar: Konsep Artis tentang Aerersonnamic Inflatable Decelerator Hypersonic yang memperlambat masuknya atmosfer sebuah pesawat ruang angkasa. Kredit: NASA
Keterangan gambar kedua: Jet supersonik ditembakkan ke depan dari pesawat ruang angkasa untuk memperlambat kendaraan selama masuk ke atmosfer Mars sebelum penyebaran parasut. Gambar tersebut adalah Mars Science Lab di Mach 12 dengan 4 jet retropropulsi supersonik. Kredit: NASA
Sumber: Konsep dan Pendekatan LPI untuk Eksplorasi Mars
