Vi n?rmer oss slutten av planetanalysene v?re, og har allerede l?rt mye om gasskjempen v?r. De virkelige mysteriene ligger likevel lengre nede i atmosf?ren. Vi vil n? fors?ke ? sende landeren v?r avsted. Den er laget for ? t?le ekstreme forhold, og utfordringene v?re ligger hovedsakelig i selve transporten ned. N?kkelen blir ? finne en kombinasjon av kommandoer som s?rger for tilstrekkelig lav fart gjennom alle fasene.
Vi er p? mange m?ter pionerer i feltet v?rt; det er gjort f? fors?k p? ? lande p? gassplaneter og vi snorkler litt i ukjente farvann. Samtidig som jeg setter pris p? dette eksotiske aspektet, er det skummelt ? ikke vite hva vi kan snuble over der nede i m?rket. Det blir en slags kosmisk Marianergrop. I m?te med det ukjente gjelder det ? planlegge s? langt almanakken v?r rekker.
Strategi
Vi ble enige om ? holde oss i xy-planet for enkelhetsskyld, og fors?ke landing et sted p? ekliptikken, hvor \(\theta = 90\) grader. Foruten ? unng? den enorme, globale stormen, hadde vi ikke s? sterke preferanser for noe spesifikt landingssted. Det var vanskelig ? gj?re en veldig kvalifisert vurdering utenfor atmosf?ren. Fra banesimuleringen fikk jeg \(\phi=31\) grader, noe som ?rlig talt virket som et helt greit valg.
Vi har jo allerede regnet en del p? denne landingsbevegelsen. Vi m? tenke p? en gravitasjonskraft og en luftmotstand, hvor vi har mulighet til ? ?ke sistnevnte ved ? sl? ut en fallskjerm. Apropos fallskjerm, s? har jeg forresten en viktig korreksjon ? komme med. Jeg burde antagelig stusset mer over det enorme fallskjermarealet jeg regnet meg fram til sist. N?r jeg i ettertid har sett over tallene, som jeg selvf?lgelig burde oppgitt, la jeg merke til at jeg hadde satt inn massen \(m = 1100kg\) . Dette er jo hele rakettmassen, mens landeren kun veier \(90kg\). Ny utregning gir da et fallskjermareal p? \(112 m^2\). Som riktignok fremdeles er sv?rt, men ikke p? niv? med \(1377 m^2\), som var forrige estimat.
Tanken var uansett at vi kan sl? ut fallskjermen og n? en akseptabel terminalfart \(v_t ?< 3.0 m/s\). Vi m?ter derimot p? et annet problem. Landeren v?r er utrolig slitesterk, men ikke u?deleggbar. Vi har faktisk en ganske konkret grense p? \(F_{D, max} = 250 000 N\), som vi veldig gjerne vil holde oss godt under. Hvis vi setter dette inn for luftmotstanden, kan vi l?se for en fartsgrense \(v_{trygg}\). Denne grensen vil synke med arealet v?rt, siden et st?rre areal gir st?rre friksjonskrefter. Uten fallskjerm blir den omtrent \(v_{trygg}= 300 m/s\) n?r bakken, mens den blir magre \(16 m/s\) med fallskjerm.
Simuleringene mine viser at selv om jeg hadde sluppet ned landeren uten startfart i forhold til planeten, er tyngdefeltet s? utrolig sterkt at vi ville skutt forbi denne fartsgrensen p? kort tid. Sagt p? en annen m?te; vi hadde brent opp. P? voldelig vis. Essen i ermet blir derfor landingsmotoren v?r, som vi kan iverksette n?r vi vil, med en kraft \(\vec F_L\).
Vi f?r kraftbalansen
\(G = F_D + F_L\)
Det s? ut til at en m?te jeg kunne f? til en landing innenfor trygge betingelser, var ? slippe landeren avsted med litt bremset fart. Da ville banen senkes rolig mot planeten. P? omtrent \(4 km\) h?yde begynte planetatmosf?ren ? bli s?pass tykk at det ville v?re n?dvendig ? iverksette landingsmotoren \(F_L\). Like etter denne nedbremsingen, ville farten da v?rt lav nok til ? sl? ut fallskjermen, uten ? brenne opp. Med b?de landingsmotor og fallskjerm ville vi raskt n? en terminalfart, og falle mot overflaten i behagelig stil.
Det var en slik ryddig landing jeg hadde ?nsket meg. N? var det ikke slik denne historien skulle utfolde seg i praksis. Jeg vil likevel at du skal huske tilbake til dette ?yeblikket, hvor ting var elegante og livet enkelt. N? over til dramatikken som faktisk utspilte seg syv astronomiske enheter unna oss.
Uelegant pragmatisme i m?te med virkeligheten
Problemene v?re begynte p? mange m?ter p? \(27 km \) h?yde, n?r vi fikk de f?rste kritiske friksjonsmeldingene.
This is the captain, we have a little problem with our entry sequence, so we may experience some slight turbulende, and then... explode.
Serenity
Atmosf?remodellen min fortalte meg at tettheten var bortimot neglisjerbar frem til \(5km\) over bakken. Jeg m?tte derfor ta en runde med meg selv, og revurdere modellen min. De st?rste usikkerhetene var i de to antagelsene
1) Atmosf?ren er ren vanndamp.
2) Overflatetemperaturen er \(114 K\), eller \(-158^\circ C\), og synker oppover.
Det var p? dette tidspunktet jeg inns? at det har g?tt voldsomt fort i svingene her. N? skal det sies at faseovergangene endres under ulike trykkforhold, men det er ikke til ? komme unna at disse to punktene ikke burde v?re p? samme liste. Sp?rsm?let blir da hvilken antagelse som m? vekk. Personlig ville jeg satt pengene mine p? at begge er gale, men med overflatetemperaturen som mest dramatiske feil. Hvis du husker tilbake, ble temperaturestimatet gjort uten ? ta hensyn til atmosf?ren. Noe som kan fungere p? planeter med tynn atmosf?re, men kanskje blir mindre fornuftig p? en gassgigant. Sist uke fikk jeg jo faktisk ogs? indikasjoner p? at atmosf?reoverflaten burde ha temperatur rundt \(150 K\), men heller ikke p? dette tidspunktet luktet jeg uglene i mosen. Jeg tror vi n? kan konkludere med at uglene utvilsomt var til stede.
Jeg hevet raketten i litt h?yere bane, mens jeg fors?kte ? tilpasse landingsmodellen min til de reviderte forholdene. Dette viste seg ? v?re vanskelig. Selv om vi hadde sendt landeren av sted uten starthastighet i forhold til planeten, ville vi raskt f?tt altfor stor fart. Selv med fallskjermen utsl?tt. Landingsmotoren var heller ikke sterk nok til ? iverksettes p? en slik h?yde. Dilemma, dilemma. Siden ingen elegante l?sninger virket ? v?re p? min side, endte jeg n? opp med ? forlate boksen min. Ikke s? mye for ? kunne tenke utenfor den; mer for ? hoppe over til en mer pragmatisk boks.
Jeg bestemte meg til slutt for ? senke hele raketten ned i atmosf?ren. Jeg hadde stadig mer drivstoff til overs, og kunne bremse meg et godt stykke nedover, uten ? brenne opp. N?r jeg n?dde en h?yde p? \(3.5km\), slapp jeg landeren avsted, uten startfart i forhold til planeten. Jeg slo ut fallskjermen like etter, og aktiverte landingsmotoren med en kraft p? \( F_L = 5000 N\). Dette ga meg en hyggelig terminalfart p? under \(2 m/s\), og f? minutter etterp? stanset landeren p? koordinatene \(\theta=90^\circ\) og \(\phi =181.6^\circ\). Vi hadde, etter alle hensiktsmessige definisjoner, landet. Ta en titt p? denne vakre solnedgangen, f?r vi blir slukt av m?rket.
Man kan bli r?rt av mindre. Det viser seg forresten at kameraer har en tendens til ? gj?re rare ting n?r du kaster dem nedi gasskjemper. Jeg lurer p? om forsikringen v?r dekker dette.
Ettertanker
N? gikk ikke alt helt etter planen. Det er likevel vanskelig ? v?re skuffet n? n?r vi til slutt har haltet det som er igjen av oss over m?lstreken. Min favorittype feil er de man l?rer av. Vi kan n? med sikkerhet si at temperaturen er utrolig h?y n?r overflaten. Ut fra modellen v?r vil derfor atmosf?ren strekke seg mye lengre enn vi f?rst hadde antatt. Dette er et godt eksempel p? at modellene v?re kan v?re s? gode de bare vil; vi er likevel helt avhengig av gode initialverdier.
Jeg har jo mast mye om ekstraterrestrielt liv. Eller romvesener, hvis du vil kalle en spade for en spade. Det er vanskelig ? se for seg organismer som oss eksistere under slike ekstreme forhold. Det er likevel g?y ? filosofere over vesener med en alternativ biologi som flyter rundt i atmosf?ren. Landeren v?r har riktignok ikke fanget opp noe som antyder dette. P? den andre siden har vi heller ikke ?penbare data som kan avkrefte det. Jeg forbeholder meg retten til ? v?re litt agnostiker p? dette punktet.
Dette ble litt av et dypdykk. Vi skal faktisk ikke trekke luft riktig enda. Det gjenst?r stadig mye som er verdt ? utforske n? som vi endelig er fremme.