美國宇航局（NASA）已經九次成功地將航天器降落在火星上，使用先進的降落傘、巨大的安全氣囊和噴氣背包在火星表面安全著陸。現在，工程師們正在研究墜毀是否是到達火星表面的最簡單方法。

一個被稱為SHIELD（簡化的高衝擊能量著陸裝置）的實驗性著陸器設計不是在著陸前減緩航天器的高速下降，而是使用一個類似於手風琴的可折疊底座，就像汽車的潰縮區一樣，吸收硬衝擊的能量。

通過簡化令人痛苦的進入、下降和著陸過程，新的設計可以大大降低登陸火星的成本。它還可以擴大可能的登陸地點的選擇。

SHIELD的項目經理，美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的Lou Giersch說：“我們認為我們可以去更危險的地區，在那裡我們不想冒險用我們目前的著陸系統來放置一個價值十億美元的漫遊車。也許我們甚至可以在不同的難以進入的地點降落幾個這樣的車，以建立一個網絡。”

SHIELD的大部分設計在很大程度上受到為美國宇航局火星樣本返回活動所做工作的影響。該活動的第一步是由“毅力號”探測器在密閉的金屬管中收集岩石樣本。在未來，一艘航天器將用一個小型太空艙將這些火星樣本運回地球，並在一個荒蕪的地方安全墜落。

JPL的SHIELD團隊成員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的。

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

為了測試該理論是否能夠在實踐中真正發揮作用，工程師們需要證明SHIELD能夠在著陸過程中保護敏感的電子設備。該團隊在JPL使用了一個近90英尺（27米）的落塔來測試毅力號的樣品管在地球硬著陸時將如何支撐。它有一個巨大的吊索–稱為弓形發射系統–能夠以火星著陸時達到的相同速度將物體拋向地面。

Cormarkovic以前在汽車行業工作，測試攜帶碰撞假人的汽車。在其中一些測試中，汽車騎在雪橇上，被加速到高速並撞向牆壁或可變形的屏障。有許多方法來加速雪橇，包括使用類似於弓箭發射系統的吊索。

“我們為SHIELD所做的測試有點像雪橇測試的垂直版本，”Cormarkovic說。“但不是一堵牆，而是由於撞擊到地面而突然停止。”

8月12日，該團隊帶著SHIELD可折疊衰減器的全尺寸原型聚集在落塔處–一個由金屬環組成的倒金字塔，可以吸收衝擊力。他們將衰減器掛在一個抓斗上，並插入一個智能手機、一個無線電和一個加速度計，以模擬航天器將攜帶的電子設備。

在炎炎夏日里，他們揮汗如雨，看著SHIELD慢慢升到塔頂。“聽到倒計時讓我起雞皮疙瘩，”JPL的另一位SHIELD項目成員Nathan Barba說。“整個團隊都很興奮，想看看原型體內的物體是否能在撞擊中倖存下來。”

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

以前的SHIELD測試使用的是泥土”著陸區”，但在這次測試中，該團隊在地面上鋪設了一塊2英寸（5厘米）厚的鋼板，以創造一個比航天器在火星上經歷的更難的著陸。機載加速器後來顯示，SHIELD受到的衝擊力約為100万牛頓–相當於112噸砸在它身上。

測試的高速攝像機錄像顯示，SHIELD以一個小角度撞擊，然後在空中彈起約3.5英尺（1米），然後翻轉過來。該團隊懷疑是鋼板造成的反彈，因為在先前的測試中沒有發生反彈。

在打開原型機並取回模擬的電子有效載荷時，研究小組發現機載設備–甚至是智能手機–都倖存下來。

“唯一損壞的硬件是一些我們並不擔心的塑料部件，”Giersch說。“總體而言，這次測試是成功的！”