火星探測必備工具-降落傘

火星探測必備工具-降落傘

今年9月7日，NASA進行了新型的火星降落傘的測試，此次實驗十分成功。而在2020年，預計會使用這個降落傘，保護著火星的探測器，平安的降落於火星表面

火箭

這項實驗被稱為「進階超音速降落傘張開研究實驗」(Advanced Supersonic Parachute Inflation Research Experiment)，簡稱ASPIRE，目的是確定在物體超音速落下時，降落傘仍能安全打開，減緩物體下墜的速度。

在9月7日，探空火箭帶著降落傘飛上高空進行「進階超音速降落傘張開研究實驗」

那這個實驗是怎麼進行的呢？

首先，利用探空火箭(Sounding rocket)攜帶包裝好的降落傘到距地面50公里處的高空，再讓降落傘自由落下，而在降落傘的下落速度達到1.8倍的音速時，命令降落傘張開。

高速攝影機拍攝到，降落傘打開的瞬間

為什麼要確保降落傘能在超音速落下時，也能正常運作、張開呢？

當探測車被發送至火星時，會從大氣層最頂端的高空、高速墜落至火星表面。為了減緩探測車墜落的速度，降落傘就是最必要的一項措施了。降落傘讓降落速度減緩的原理，可以從式(1)看出來：

其中，F為空氣阻力，也就是阻止物體向下墜落的力，C為風阻係數，ρ為空氣密度，S為迎風面的面積，V則是物體相對於空氣的速度，在這個情況下，我們可以假設空氣的速度為0，因此V就是「物體的落下速度」。讓降落傘打開，改變的就是迎風面面積：在其他參數(C,ρ,V)迎風面面積S變大，所以空氣阻力F也變大，於是減緩物體下降的速度。另外，因為火星的大氣稀薄，式(1)中的ρ較地球的小，因此如果要在火星上減緩物體的下落程度和地球上的相同，就需要更大的迎風面面積S，因此，這次實驗ASPIRE中的降落傘，張開面積是我們平常看到降落傘面積的10到20倍。ASPIRE降落傘有90公斤重，在尚未打開時密度很大（被緊密的壓縮），但能夠在0.5秒內從水桶的大小張開至一個屋子的大小。

實驗結束後，ASPIRE降落傘落在大西洋。它會被打撈起來，接受更嚴密的檢查與測試，確保2020年的火星探測車能在「進階超音速降落傘」的保護下，安全降落。

參考資料：
[1] https://www.space.com/41752-nasa-launch-tests-supersonic-mars-2020-parachute.html
[2] https://www.space.com/41734-nasa-rockets-to-test-mars-parachute-sun-nanoflares.html
[3] https://www.hk01.com/%E5%8D%B3%E6%99%82%E5%9C%8B%E9%9A%9B/133927/%E6%9C%89%E7%89%87-nasa%E8%B6%85%E9%9F%B3%E9%80%9F%E9%99%8D%E8%90%BD%E5%82%98%E6%88%90%E5%8A%9F%E6%89%93%E9%96%8B-%E7%82%BA%E6%9B%B4%E5%AE%89%E5%85%A8%E9%99%8D%E8%90%BD%E7%81%AB%E6%98%9F%E9%82%81%E9%80%B2%E4%B8%80%E6%AD%A5

圖片來源：
[0] https://www.space.com/41752-nasa-launch-tests-supersonic-mars-2020-parachute.html
[1] https://www.space.com/41734-nasa-rockets-to-test-mars-parachute-sun-nanoflares.html
[2] https://www.hk01.com/%E5%8D%B3%E6%99%82%E5%9C%8B%E9%9A%9B/133927/%E6%9C%89%E7%89%87-nasa%E8%B6%85%E9%9F%B3%E9%80%9F%E9%99%8D%E8%90%BD%E5%82%98%E6%88%90%E5%8A%9F%E6%89%93%E9%96%8B-%E7%82%BA%E6%9B%B4%E5%AE%89%E5%85%A8%E9%99%8D%E8%90%BD%E7%81%AB%E6%98%9F%E9%82%81%E9%80%B2%E4%B8%80%E6%AD%A5