一個(gè)被稱為SHIELD（簡(jiǎn)化的高沖擊能量著陸裝置）的實(shí)驗(yàn)性著陸器設(shè)計(jì)不是在著陸前減緩航天器的高速下降，而是使用一個(gè)類似于手風(fēng)琴的可折疊底座，就像汽車的潰縮區(qū)一樣，吸收硬沖擊的能量。

通過簡(jiǎn)化令人痛苦的進(jìn)入、下降和著陸過程，新的設(shè)計(jì)可以大大降低登陸火星的成本。它還可以擴(kuò)大可能的登陸地點(diǎn)的選擇。

SHIELD的項(xiàng)目經(jīng)理，美國(guó)宇航局南加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的Lou Giersch說：“我們認(rèn)為我們可以去更危險(xiǎn)的地區(qū)，在那里我們不想冒險(xiǎn)用我們目前的著陸系統(tǒng)來放置一個(gè)價(jià)值十億美元的漫游車。也許我們甚至可以在不同的難以進(jìn)入的地點(diǎn)降落幾個(gè)這樣的車，以建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。”

【資料圖】

SHIELD的大部分設(shè)計(jì)在很大程度上受到為美國(guó)宇航局火星樣本返回活動(dòng)所做工作的影響。該活動(dòng)的第一步是由“毅力號(hào)”探測(cè)器在密閉的金屬管中收集巖石樣本。在未來，一艘航天器將用一個(gè)小型太空艙將這些火星樣本運(yùn)回地球，并在一個(gè)荒蕪的地方安全墜落。

JPL的SHIELD團(tuán)隊(duì)成員Velibor Cormarkovic說，研究這一過程的方法使工程師們想知道，一般的想法是否是可逆轉(zhuǎn)的。

他說：“如果你想在地球上硬著陸，為什么你不能在火星上反其道而行？如果我們能在火星上進(jìn)行硬著陸，我們知道SHIELD可以在大氣密度大的行星或衛(wèi)星上工作。”

為了測(cè)試該理論是否能夠在實(shí)踐中真正發(fā)揮作用，工程師們需要證明SHIELD能夠在著陸過程中保護(hù)敏感的電子設(shè)備。該團(tuán)隊(duì)在JPL使用了一個(gè)近90英尺（27米）的落塔來測(cè)試毅力號(hào)的樣品管在地球硬著陸時(shí)將如何支撐。它有一個(gè)巨大的吊索--稱為弓形發(fā)射系統(tǒng)--能夠以火星著陸時(shí)達(dá)到的相同速度將物體拋向地面。

Cormarkovic以前在汽車行業(yè)工作，測(cè)試攜帶碰撞假人的汽車。在其中一些測(cè)試中，汽車騎在雪橇上，被加速到高速并撞向墻壁或可變形的屏障。有許多方法來加速雪橇，包括使用類似于弓箭發(fā)射系統(tǒng)的吊索。

“我們?yōu)镾HIELD所做的測(cè)試有點(diǎn)像雪橇測(cè)試的垂直版本，”Cormarkovic說。“但不是一堵墻，而是由于撞擊到地面而突然停止。”

8月12日，該團(tuán)隊(duì)帶著SHIELD可折疊衰減器的全尺寸原型聚集在落塔處--一個(gè)由金屬環(huán)組成的倒金字塔，可以吸收沖擊力。他們將衰減器掛在一個(gè)抓斗上，并插入一個(gè)智能手機(jī)、一個(gè)無線電和一個(gè)加速度計(jì)，以模擬航天器將攜帶的電子設(shè)備。

在炎炎夏日里，他們揮汗如雨，看著SHIELD慢慢升到塔頂。“聽到倒計(jì)時(shí)讓我起雞皮疙瘩，”JPL的另一位SHIELD項(xiàng)目成員Nathan Barba說。“整個(gè)團(tuán)隊(duì)都很興奮，想看看原型體內(nèi)的物體是否能在撞擊中幸存下來。”

僅僅兩秒鐘后，等待就結(jié)束了。弓形發(fā)射器將SHIELD以大約每小時(shí)110英里（每小時(shí)177公里）的速度撞向地面。這是火星登陸器在進(jìn)入火星大氣層時(shí)，被大氣阻力減慢后，在接近地面時(shí)達(dá)到的速度，其初始速度為每小時(shí)14,500英里（每小時(shí)23,335公里）。

以前的SHIELD測(cè)試使用的是泥土"著陸區(qū)"，但在這次測(cè)試中，該團(tuán)隊(duì)在地面上鋪設(shè)了一塊2英寸（5厘米）厚的鋼板，以創(chuàng)造一個(gè)比航天器在火星上經(jīng)歷的更難的著陸。機(jī)載加速器后來顯示，SHIELD受到的沖擊力約為100萬牛頓--相當(dāng)于112噸砸在它身上。

測(cè)試的高速攝像機(jī)錄像顯示，SHIELD以一個(gè)小角度撞擊，然后在空中彈起約3.5英尺（1米），然后翻轉(zhuǎn)過來。該團(tuán)隊(duì)?wèi)岩墒卿摪逶斐傻姆磸棧驗(yàn)樵谙惹暗臏y(cè)試中沒有發(fā)生反彈。

在打開原型機(jī)并取回模擬的電子有效載荷時(shí)，研究小組發(fā)現(xiàn)機(jī)載設(shè)備--甚至是智能手機(jī)--都幸存下來。

“唯一損壞的硬件是一些我們并不擔(dān)心的塑料部件，”Giersch說。“總體而言，這次測(cè)試是成功的！”