五十年前已有原型

2009年3月和4月，好奇号的刹车降落伞在世界上最大的风洞中进行了测试。6月26日，北京时间，风洞位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德的美国宇航局艾姆斯研究中心。在7周内，美国宇航局的好奇号探测器将在太空起重机的帮助下降落在火星表面。在太空起重机使用绳索和刹车火箭将好奇号缓慢降落在盖尔陨石坑之前，刹车降落伞将首先打开，将好奇号和太空起重机的速度降低到亚音速。在设计好奇号刹车降落伞的过程中，美国国家航空航天局把重点放在大约50年前进行的刹车降落伞试验数据上。好奇号的刹车伞是该探测器着陆时遇到的大气阻力的主要来源。刹车伞，直径64.7英尺，是一把由发射器打开的开槽伞。刹车伞的主伞盘是一个圆顶形的伞面，伞面顶部有一个孔，用来释放空气压力。主板下面有一条裂缝，作为通风孔，防止天篷开裂。裂缝下方是织物带，通过控制进气方向来提高横向稳定性。要测试好奇号的重要组成部分并不容易，比如地球上的刹车伞，因为火星大气层的厚度只有地球的1%，而重力只有地球的1/3。虽然在地球上模拟这些环境是可能的，但成本极高。在好奇号开发的早期，任何高空超音速试验的成本都是令人望而却步的。当时，美国喷气推进实验室的工程师将刹车降落伞的研究工作分成了几个阶段。每个阶段都是独立测试的。测试主题包括发射器开口、座舱盖充气、充气后强度、超音速性能和亚音速性能。幸运的是，自20世纪60年代末以来，美国宇航局已经有了高空超音速降落伞的数据，目标是好奇号大小的探测器。在研究1976年维京号火星任务的细节时，美国宇航局有足够的预算在20世纪60年代末将美国宇航员送上月球。在这种预算环境下，美国宇航局已经启动了三个降落伞试验计划，即行星大气进入降落伞计划(PEPP)，超音速行星进入探测计划(速度)和超音速高空降落伞实验(形状)。PEPP计划进行16次高空超音速部署试验，其中8次使用开槽降落伞，1次在高空直径为64.7英尺的降落伞上进行超音速试验。当时，降落伞有72个框架(好奇号降落伞有80个框架以减少织物压力并允许使用轻质织物)和72根连接降落伞和背带的细绳。测试期间，束带连接到负载上。有效载荷是一个直径15英尺(4.5米)的模拟航天器。1967年7月28日，整个结构——有效载荷和减速伞——在新墨西哥州罗斯韦尔的沃克空军基地进行了测试，将一个2600万立方英尺(73万立方米)的热气球带向天空。三个小时后，载荷进入了试验所需的高度——白沙导弹试验场上方大约130，000英尺。这个高度可以模拟着陆时在火星高层大气中遇到的环境。到达这个高度后，载荷从气球上脱离。3.8秒后，火箭发动机点火，将模拟宇宙飞船的速度提高到1.5马赫。之后，安全带被拉开，降落伞被弹出。降落伞立即膨胀，短暂收缩，然后再次膨胀，完全膨胀，并在3秒内稳定下来。测试中遇到的唯一主要问题是座舱盖的两个部分破损，导致最小表面积减少不到0.5%。这次试验的成功证明了在稀薄的大气中打开一把64.7英尺直径的开槽伞的可行性。充气后，降落伞会产生足够的阻力来减缓负载向目标行星表面的着陆速度。几十年来，开槽伞一直参与美国宇航局的火星任务。维京登陆车、火星探路者号、火星探索号和凤凰号登陆车都使用这个降落伞。太空起重机可能是火星任务中最先进、最复杂、最精确的着陆系统。相比之下，尽管好奇号的降落伞不是一项新技术，但它已经有近50年的成功服役历史。