着陆是任何火星之旅中最艰难的部分。火星大气层过于稀薄,仅靠降落伞无法消耗掉航天器惊人的进入速度,而仅靠反推火箭着陆需要的燃料又超过了任何近期火星任务可能携带的燃料量。NASA 在其大多数火星任务中都同时使用了这两种技术,即使是其高科技“好奇号”探测车在 2012 年着陆期间也使用了 20 世纪 70 年代的旧式降落伞装置。这项技术将着陆限制在 1.5 吨的探测器以内。任何更重的东西只会产生一个冒烟的陨石坑。对于更强大的机器人任务——或最终的载人任务——需要一种新的方法。
本月,美国宇航局计划测试一种新型着陆器的完整概念,即低密度超音速减速器 (LDSD),它可以将两倍的质量投放到各种火星地形上。LDSD 由一个六米长的凯夫拉尔绝缘充气圆盘和一个能够承受超音速的 30 米降落伞组成——这是有史以来部署过的最大的降落伞。一种适用于载人着陆的八米圆盘也在开发中。相对轻便的充气圆盘和巨大的降落伞共同作用,可以将更庞大的有效载荷运送到火星,而无需大量的额外燃料或非常重的进入大气层的隔热罩。
为了测试 LDSD,NASA 将使用地球的上层平流层作为稀薄火星大气的替代品。首先,一个巨大的足球场大小的气球将把一个模拟着陆器吊到夏威夷附近太平洋上空 37 公里的高度。然后,LDSD 将与气球分离,并点燃火箭以达到更高的高度和速度。在 55 公里的高度和接近音速四倍的速度下,它的圆盘将膨胀,减慢飞行器的速度,以便降落伞可以展开。这将是关键时刻——在 2014 年的早期飞行演示中,空气动力撕碎了降落伞。
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如果一切顺利,大约在发射三小时后,飞碟将溅落在太平洋中,为更大、更复杂的火星和太阳系其他目的地的任务扫清道路。即使出现小问题,NASA 喷气推进实验室的 LDSD 负责人伊恩·克拉克说,“我们宁愿现在学习这些项目,也不愿在火星上学习它们。”