NASA 엔지니어들이 화성 착륙선의 다리를 테스트하는 모습을 시청하세요

엔지니어 Abel Dizon이 NASA의 제트 추진 연구소에서 화성 샘플 반환 캠페인을 위해 설계 중인 프로토타입 착륙선에 대해 낙하 테스트를 수행하는 방법을 설명합니다.

또 다른 JPL 엔지니어인 Morgan Montalvo는 착륙선이 화성에 착륙하는 동안 바위에 "발가락을 부딪히는" 시나리오를 테스트하기 위해 프로토타입 아래 바닥에 가드레일을 설치했습니다.

화성에 착륙하는 가장 무거운 우주선의 충격을 흡수하려면 튼튼한 다리가 필요합니다.

NASA의 Perseverance 로버는 계획된 화성 샘플 반환 캠페인을 위해 암석 코어 샘플로 가득 찬 튜브를 계속해서 쌓아 올리고 있습니다. NASA와 ESA(유럽 우주국)의 공동 노력은 과학적으로 선택된 샘플을 화성에서 지구로 가져와 화성으로 가져올 수 있는 것보다 훨씬 더 복잡한 실험실 장비를 사용하여 지구에서 연구하도록 하는 것입니다. 엔지니어들은 샘플을 지구로 가져오는 데 도움이 되는 샘플 회수 착륙선을 설계하느라 바쁩니다. 이러한 노력의 일환으로 그들은 남부 캘리포니아에 있는 NASA의 제트 추진 연구소에서 착륙선의 다리와 발 패드의 프로토타입을 테스트해 왔습니다.

엔지니어들이 화성에 착륙한 가장 무거운 우주선, 즉 화성 샘플 반환 캠페인을 위한 착륙선의 설계를 어떻게 테스트하고 있는지 알아보세요.

NASA는 수십 년간의 성공적인 화성 착륙을 통해 얻은 교훈을 샘플 회수 착륙선 개념에 적용하고 있습니다. 이 우주선은 현재까지 화성에 착륙한 우주선 중 최대 크기(5,016파운드(2,275kg))가 될 것입니다. 우주선의 화성 하강 속도를 늦추기 위해 차세대 낙하산과 12개의 로켓 엔진에 의존하는 것과 함께 착륙선에는 터치다운 충격을 흡수하는 데 도움이 되는 다리가 필요합니다.

우주선은 Perseverance의 신중하게 포장된 샘플을 대기 중인 궤도선으로 발사할 로켓을 운반할 것입니다. ESA가 제공할 8피트(2.5미터) 로봇 팔은 샘플 튜브를 로켓에 적재합니다. 착륙선은 샘플 창고에 보관된 튜브를 회수하기 위한 백업 역할을 할 최대 2개의 미니 헬리콥터를 운반할 수 있습니다. 그래서 착륙선은 무거워야 합니다.

착륙 중 에너지가 어떻게 흡수되는지 이해하기 위해 JPL 엔지니어는 올해 초 낙하 테스트를 실시하여 설계 및 후속 테스트를 알렸습니다. 일련의 테스트 중 하나는 8분의 3 크기의 초기 개념 착륙선 모델을 단단한 바닥에 떨어뜨리는 것이었고, 다른 하나는 실제 크기의 풋패드를 시뮬레이션된 화성 토양에 치는 것에 중점을 두었습니다. 팀은 테스트 중에 관찰한 내용을 적용하여 설계를 개선할 수 있습니다.

이 설정은 JPL에서 미래의 화성 착륙선을 위한 직경 16인치(직경 40cm)의 풋패드를 테스트하는 데 사용되고 있습니다. 얼마나 깊이 가라앉는지 확인하기 위해 10,000파운드(4,536kg)의 시뮬레이션 화성 토양으로 채워진 테스트베드에 풋패드를 넣었습니다.

JPL 엔지니어 Patrick DeGrosse는 동료 엔지니어 그룹과 함께 실제 크기 착륙선 풋패드의 낙하 테스트 데이터를 검토합니다.

테스트에 참여하고 있는 JPL 엔지니어인 Morgan Montalvo는 “이 착륙선과 우리가 시작한 설계 사이에는 이미 밤낮의 차이가 있습니다.”라고 말했습니다.

팀은 우주선이 비스듬히 착륙하여 바위에 "발가락을 찔렀을 때" 어떤 일이 일어날지 포함하여 가능한 모든 착륙 시나리오를 생각해야 합니다. 일련의 테스트 중에 그러한 도전을 시도하고 만들기 위해 그들은 미니 착륙선을 비스듬히 땅으로 보내는 진자에 프로토타입을 매달았습니다. 삼각대에 달린 카메라가 착지 표면, 바닥에 커다란 검은색 금속판을 맴돌았습니다. 낮은 난간이 바위 역할을 하기도 했습니다.

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Montalvo는 3-2-1 카운트다운을 외쳤고, 착륙선은 쾅하는 소리와 함께 급강하하여 가드레일에 부딪혔습니다. 나중에 팀이 고속 비디오를 연구했을 때 다리의 주요 지지대 중 하나에서 감지할 수 있는 흔들림을 발견하고 놀랐습니다. 착륙선의 크기를 늘리면 이 흔들림이 더욱 눈에 띄게 됩니다. 이에 대응하여 이러한 힘을 처리할 수 있도록 더 강력한 비행 지지대가 설계될 것입니다.

팀은 또한 착륙선의 섀시를 다리에 연결하는 강철 막대인 "하중 제한기"를 테스트했습니다. 터치다운 중에 다리가 움직이면 로드가 강제로 구부러져 충격을 흡수합니다. 리미터는 InSight와 같은 과거 착륙선에 사용되었지만 이 프로토타입에서는 더 크고 최종 설계에서는 더 커질 것입니다.