2021’den 2024’e kadar NASA’nın Ingenuity helikopteri, türünün ilk örneği olarak Mars atmosferini ve yüzeyini keşfetti. Bu kavram kanıtı tamamlandıktan sonra, NASA şimdi üç helikopteri gelecekteki astronot görevleri için en değerli kaynağı bulmakla görevlendiriyor: su. “SkyFall trio” olarak bilinen bu helikopterler, Mars yüzeyinin ilk birkaç metre içindeki donmuş suyu tespit edecek. Olası su kaynaklarını bulmak için her helikopter, uzay aracının altında bulunan esnek, kumaş tabanlı bir anten kullanılarak çalışan bir radar sistemi kullanacak.
Bu antenler özellikle bu görev için tasarlanmıştır, böylece inişlerde sorun yaratmaz veya yüzeyle temas ettiğinde zarar görmez. Ayrıca yakın zamanda NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda (JPL) bir dizi testten başarıyla geçtiler. Dağıtıldığında, bu üç helikopter (bir tanesi daha büyük ve iki tane daha küçük), Mars yüzeyinin üzerinde uçacak ve birkaç metre derinliğe kadar ulaşan ultra geniş frekans aralığında (500 ila 2.500 megahertz) bir radar sinyali yayacaktır.
Daha uzun dalga boyları, yüzeyin altında birkaç metreye kadar nüfuz edebilirken, daha kısa dalga boyları, en üst yüzey katmanları hakkında daha detaylı bilgi sağlar. Uydu sistemleri büyük buz kütlelerini yüzeyin altında onlarca metrede haritalayabilirken, sığ depolara (yaklaşık 5 metre veya 16 fit) karşı “kör”dürler. Bu sığ depolar gelecekteki insanlı görevler için çok önemlidir, çünkü astronotların erişimi kolay su kaynaklarına ihtiyacı olacaktır.
JPL’deki SkyFall’un radar sisteminden sorumlu bilim insanı Adrian Tang, NASA’nın basın açıklamasına göre, “Sığ yüzey altındaki buzu uzaktan tespit etmenin tek yolu, yere yakın uçmaktır. Bir SkyFall helikopteri, yere yakın ve yavaş uçarak, kuru toprak ile buz arasındaki ince katmanları ayırt edebilecek radar görüntüleri yakalayabilir, böylece buzun varlığını tespit edebilir ve yayılımını haritalayabilir.”
Her SkyFall helikopteri, NASA’nın Ingenuity Mars Helikopteri’ne benzer şekilde dört enstrümanla donatılmıştır. Üç yıllık görev süresi boyunca, bu helikopterin kontrollü uçuşun Mars’ın seyreltilmiş atmosferinde mümkün olduğunu gösterdiği ve ayrıca bir hava perspektifinin yüzey görevleri için (olası rotalar ve araştırma sahaları gibi) değerli veriler sağlayabileceğini kanıtladığı belirtildi. Ancak radyo iletişimleri, SkyFall’un görev profilindeki en büyük zorluklardan biri olmaya devam ediyor.
Geleneksel antenlerin çalışabilmesi için yaklaşık 48 cm (19 inç) uzunluğunda olması ve zemine doğru açık bir görüşe sahip olması gerekir. Ancak bu, helikopter ile Mars yüzeyi arasındaki minimum mesafenin yalnızca yaklaşık 15 cm (6 inç) olacağı göz önüne alındığında pratik değildir. Birkaç potansiyel tasarımı değerlendirdikten sonra, SkyFall ekibi “Vivaldi” antenini seçti: geniş bir frekans aralığını kapsayabilen düz, eğrisel bir tasarım ve sırt sırta yerleştirilmiş eğri bıçaklara benzeyen bir yapı.
Düz ve hafif profili sayesinde, metal levhalar, baskılı devre kartları veya metalize kumaşlar kullanılarak kolayca üretilebilir. Standart tasarımın hala 15 cm’lik boşluk sağlaması mümkün olmasa da, ekip bunu özel olarak kuru Mars yüzeyindeki radyo dalgalarının daha az etkilenmesi nedeniyle sığ araştırmalar için tasarlanmış bir anten olduğu için daha da küçültmeyi başardı. SkyFall’un radar sisteminden sorumlu mekanik lider Christine Gebara, ekibin bunu daha da küçültmek için ek teknikler geliştirdiğini belirtti:
“Anteni oldukça küçültmeyi başarsak bile, helikopterin bacaklarından yaklaşık 1,5 kat daha uzundur. Bu, iniş sırasında Vivaldi’nin yolunu açması gerektiği anlamına gelir ve bir kaya üzerine inilirse, anten daha da bükülür. Ancak helikopter kalkış yaptığında, verilerin toplanabilmesi için antenin yerine geri dönmesi gerekir. SkyFall’un Mars’ı keşfederken onlarca uçuş yapması beklendiğinden, her inişten sonra şeklini koruyabilecek bir antene ihtiyacımız vardı.”
Ekip ayrıca, antenin Mars atmosferinde uçarken şeklini koruyabileceğini ve aynı zamanda radyo frekanslı performansını etkilemeden bükülmeye dayanıklı olmasını sağlamak için polyester ve Vectran katmanları (rover’ların iniş yastıklarında kullanılan malzeme) ile kaplanmış esnek fiberglas yaylar ve hafif bir magnezyum montaj yapısı kullanmıştır.
Testler, ilk olarak tasarım aşamasında yapılan matematiksel modellerle başladı, ancak gerçek testler JPL’deki Çevresel Test Laboratuvarı‘nda gerçekleştirildi. Burada mühendisler, farklı yönlendirmeleri simüle etmek için anten prototipini bükerek ve esneterek, aynı zamanda çoklu inişleri simüle ederek, ardından sıcaklık değişikliklerine maruz bırakarak Mars’taki gün-gece döngülerini taklit ettiler. Ayrıca radyo frekanslı performansını doğrulamak için anteni ters çevirdiler. Testler, antenin birincil görevi için gerekli olan iniş sayısından (200) iki kat daha fazla inişe dayanabileceğini ve sinyal performansında herhangi bir kayıp olmadan çalışmaya devam edeceğini gösterdi.
“Bu test, üzerinde olması gereken tüm kutuları işaret etti ve en büyük teknik sorularımıza cevap verdi” dedi Tang. “Antenin tamamen uçuşa uygun hale getirilmesi için hala yapılması gerekenler olsa da, bu önemli bir kilometre taşıydı ve donanım beklendiği gibi çalıştı.”
Antenin ilk büyük test kampanyası tamamlandıktan sonra, radar sistemini geliştiren ekip, titreşim testi, simüle edilmiş Mars ortamında dağıtım, sinyal testi ve JPL’deki Mars Bahçesi’nde dış mekan testleri yapabilecek bir mühendislik modeli oluşturuyor. SkyFall, insanlığın ilk nükleer enerjili görev olan NASA’nın Space Reactor-1 Freedom göreviyle 2028’in sonlarında fırlatılması planlanıyor.
Daha Fazla Okuma: NASA
Kaynak: Universe Today
