センサーは、忍耐力の到来とともに火星着陸に関する重要なデータを収集します

「タンゴデルタ。タッチダウンが確認されました。火星の表面で安全に忍耐し、過去の生命の兆候を探し始める準備ができています。」 6年以上の間、火星の進入、降下、着陸の計装2（MEDLI2）チームは、これらの言葉を聞くのを待っていました。

NASAのパーサヴィアランスローバーは2021年2月18日に着陸し、赤い惑星のロボット探査を開始しました。 MEDLI2は、宇宙船の進入、降下、着陸（EDL）の記録に役立つ、ローバーの保護エアロシェルの重要なテクノロジーの1つでした。すべてのMEDLI2データは、着陸に成功した後、地球に送信するためにPerseveranceに保存されました。

MEDLI2の役割は、Perseveranceが惑星の大気圏に侵入する際の過酷な環境に関する重要なデータを収集することでした。これには、熱電対、熱流センサー、圧力変換器の3種類のセンサーが含まれており、侵入時に極度の熱と圧力を測定しました。また、進入中およびパラシュートの展開中に発生した熱負荷と圧力負荷を記録するための電子機器とハードウェアも含まれていました。

MEDLI2は、その測定値を使用して、熱シールドとバックシェルに発生した加熱力と大気力を決定しました。これらの2つのコンポーネントが一緒になってエアロシェルを構成し、火星とEDLへの巡航中にパーサヴィアランスローバーを収容して保護しました。

MEDLI2は、火星への最後の7分間の降下である「7分間の恐怖」の5時間前に電源がオンになりました。これにより、MEDLI2の電子機器が温度を安定させ、入室前の初期条件を測定する時間が提供されました。チームは、MEDLI2が正常にアクティブ化されたという指示を受け取った後、入力前の5時間の沿岸フェーズを通じて受信データを監視し続けました。

MEDLI2センサーと主要な電子機器の大部分は、火星2020の熱シールドに取り付けられていました。超音速パラシュートが配備されてから約10秒後、MEDLI2はその仕事を完了したため、最後に電源が切られました。パーサヴィアランスローバーを進入車両から引き抜くには、熱シールドを分離することが重要であるため、電力の問題を防ぐために、分離の数秒前にMEDLI2をオフにする必要がありました。その後、熱シールドとバックシェルを接続しているハーネスがパイロカッターの発射によって切断され、熱シールドが落とされました。

Perseveranceは、EDL中にリアルタイムで「クリティカルイベントデータ」を返しました。これには、MEDLI2データのサブセットが含まれており、エントリーが行われているときにエントリー車両が何を経験していたかを観察することができました。 Perseveranceが着陸に成功してから3日後、残りのMEDLI2データが地球に返送され、プロジェクトの次のフェーズであるデータ分析とパフォーマンスの再構築が始まりました。

「返されたデータは魅力的です。それは、火星の空を飛んでいるエアロシェルに何が起こっているのかを鳥の目で見るようなものです。 MEDLI2センサーの信号は非常に明確であるため、興味深い現象や重大なイベントをすぐに見つけることができます」と、カリフォルニアのシリコンバレーにあるNASAのエイムズ研究センターのMEDLI2主任研究員であるトッドホワイトは述べています。

MEDLI2から収集されたデータは、火星2020のエントリービークルが通過した大気の特性を決定するために使用される測定値も提供します。 MEDLI2は、Perseveranceエントリに残っているマージンを理解するために不可欠なEDL観測データと、将来のミッションの予測モデルとツールを改善するために使用されるデータを提供します。

完全なエントリーフェーズを通して記録された遮熱断熱材の温度は、エントリーの予測と一致していました。入口での熱シールドのピーク測定温度は1830°F（1000°C）でした。これは、約2550°F（1400°C）の推定ピーク熱シールド外部温度と相関しています。

MEDLI2はまた、埋め込まれた熱電対を使用して、熱シールド保護絶縁体のどれだけが焼失または除去されたかを判断しました。すべての熱電対は、入熱パルスに耐え、熱シールドのアブレーションが非常に低いことを示しています。この観察結果を使用して、熱シールドに必要な断熱材の量を再評価し、車両全体の質量を減らす可能性があります。

表面圧力も同じフェーズ全体で測定され、熱シールドのピーク表面圧力はチームのエントリー予測と一致していました。 MEDLI2は、さまざまな飛行状況を正確にキャプチャすることに重点を置くために、さまざまなセンサーを選択しました。 1つのセンサーが最大表面圧力の全範囲をカバーしました。残りの6つの熱シールド圧力測定値は、超音速飛行体制中の状態をより正確にキャプチャする範囲を持っていました（超音速パラシュートの展開による火星の音速の約5倍から）。これらのセンサーを搭載された慣性測定と組み合わせることで、大気密度の変動と風の影響がより顕著になったときに、進入車両がどのように機能したかについての追加の洞察が可能になりました。 MEDLI2圧力データは、将来のEDLミッションのモデリングアプローチを改善するために使用されます。

MEDLI2には、これまで観測が限られていた火星2020エントリービークルのバックシェルにセンサーが含まれていました。表面圧力、断熱温度、および直接表面加熱測定は、バックシェルセンサースイートを構成しました。エントリー車両の後方の表面圧力を知ることは、着陸跡のサイズの縮小に貢献します。バックシェルの断熱温度データは初期予測の範囲内であり、モデリングの不確実性を減らすために使用できます。遮熱断熱材と同様に、バックシェル断熱材の温度性能を理解すると、バックシェル断熱材の質量を減らすことができます。バックシェルの直接表面加熱測定も、予測モデルの不確実性の低減に貢献します。

MEDLI2データには、さまざまな「ハウスキーピング」測定値も含まれています。これらには、重要な科学センサーのいくつかの補償温度測定が含まれていました。このハウスキーピングデータの多くは、火星2020チームが独自のEDL再構築の取り組みを支援することにも大きな関心を寄せています。ハウスキーピング測定の一部には、MEDLI2サポート電子機器の内部センサー（電圧、内部温度、MEDLI2心拍/時計など）が含まれていました。

MEDLI2チームは、今後6か月間データを分析し続け、火星の大気、極端な侵入条件、および火星2020エアロシェルがローバーをどれだけ保護したかについてのNASAの理解を深めます。これらのレッスンは、次の火星ミッション、さらにはタイタンに向かうミッションにもすぐに役立ちます。