Så hvor skal vi velge å lande? For å svare på det har vi brukt en rekke ulike metoder. Prosessen innebærer å beregne de skiftende koordinatene til potensielle landingssteder på grunn av planetens rotasjon og å kartlegge overflaten ved hjelp av bilder tatt i bane rundt planeten.
Så hvorfor er det så viktig å gjøre disse beregningene? En vellykket landing av et romsonde krever nøyaktige beregninger og god planlegging. Planetens rotasjon introduserer et ekstra element i landingsprosessen, noe som gjør det nødvendig å justere romfartøyets bane. Denne utfordringen gjøres enda større på grunn av behovet for å kartlegge og velge et smart landingssted fra bane rundt planeten.
Hvordan velger vi landingssted?
Tilnærmingen består av to hovedfaser:
Rotasjonsdynamisk analyse:
Vi har utviklet en funksjon som beregner de skiftende koordinatene til potensielle landingssteder over tid, og som tar hensyn til planetens konstante spinn. Denne funksjonen tar utgangspunkt i de nåværende koordinatene og tiden som har gått, og beregner nye koordinater. Det sfæriske koordinatsystemet brukes for å gjøre beregningen enklere, og \(\phi\)-koordinaten øker lineært for å representere planetens spinn. Vi har brukt følgende ligning:
\(\phi(t)=\omega t+\phi_0\)
Her inngår de følgende størrelsene:
- \(\omega\) er vinkelhastigheten (hvor mange grader planeten roterer per tid).
- \(t\) er tiden.
- \(\phi_0\) er startvinkelen til planeten.
Hvis du studerer ligningen mye vil du kanskje se at den ligner mye på ligningen for posisjon \(s(t)\) gitt ved \(s(t)=vt+s_0\), der \(v\) er farten og \(s_0\) er startposisjonen. Vi antar at radiusen \(r\) og vinkelen \(\theta\) holdes konstant slik at vi kan se bort i fra de i beregningen.
I figur 1 kan du se hvordan et punkt som starter i \(\phi=\phi_0\) ender opp i punktet \(\phi=\phi_0+\omega t\) etter en tid \(t\).
Når vi skal beregne landingspunktet må gjør vi følgende:
- Opprinnelige koordinater: Bestem de opprinnelige sfæriske koordinatene \((r,\theta,\phi)\) for landingsstedet
- Tid som har gått: Mål eller definer tiden som har gått siden den første koordinatmålingen.
- Oppdatert lengdegrad: Beregn den nye vinkelen (\(\phi\)) ved hjelp av den nevnte formelen, og ta hensyn til planetens rotasjon i løpet av den tiden som har gått.
De nye koordinatene for landingsstedet er da \(\left(r,\theta,\phi(t)\right)\).
Omløpsundersøkelse:
- Raketten fullfører ett omløp rundt planeten og tar bilder og videoer av overflaten.
- Bildene brukes til å identifisere og velge et egnet landingssted, med en preferanse for steder på planetens dagside for å sikre god sikt under landingsprosessen. I tillegg ønsker vi å finne et flatt område uten vann der vi skal lande.
Kameraet ble justert underveis i reisen slik at det alltid pekte midt på planeten, altså det punktet på planeten som var nærmest kameraet. I figur 2 kan du se noen eksempler på det.
Hvordan ser overflaten ut?
Vi tok en rekke bilder og de så egentlig ganske like ut alle sammen. I de to figurene under kan du se eksempler på hvordan overflaten ser ut.
Som vi ser fra figurene er det ingen åpenbare gode plasser å lande. Vi ønsker jo gjerne et så stort og flatt område som mulig for å sikre en trygg landing.
I mangel på et åpenbart beste landingssted falt til slutt valget på et sted gitt ved koordinaten \(\phi=3.18\) der vinkelen er målt i radianer. Dette punktet er på en høyde på rundt \(6.60\cdot10^6m\) fra kjernen, så rundt \(3.6\)% lenger enn jordens middelradius. Under kan du se et bilde av landingsstedet. Det er viktig å huske på at de modellene vi har laget for atmosfæren er veldig forenklede, så vi kan ikke forvente å lande akkurat der vi ønsker, men forhåpentlig vil vi lande i nærheten.
Da har vi endelig funnet ut hvor vi skal forsøke å lande. I neste blogginnlegg skal vi gjøre selve landingen. Tror dere vi klarer en vellykket landing? I neste bloggpost skal vi finne ut av det.