RW Space

Самым тяжелым транспортным средством, способным успешно приземлиться на Марсе, является до сих пор марсоход Curiosity весом более тонны. Отправка более амбициозных роботизированных миссий на поверхность Марса и, в конечном итоге, людей, потребует массы полезного груза в диапазоне от 5 до 20 тонн. Чтобы сделать это, человечеству еще предстоит выяснить, как осуществить посадку аппарата большей массы. Это и стало целью нового исследования.

Обычно, когда транспортное средство входит в атмосферу Марса на гиперзвуковых скоростях около 30 Маха, оно быстро замедляется и разворачивает парашют, использует ракетные двигатели или воздушные подушки для завершения посадки.

«К сожалению, парашютные системы плохо масштабируются при увеличении массы транспортного средства. Новая идея состоит в том, чтобы исключить парашют и использовать более крупные ракетные двигатели для снижения», — сказал Зак Патнэм, доцент кафедры аэрокосмической техники в Иллинойском университете в Урбане.

По словам Патнэма, когда посадочный аппарат замедлился до примерно 3 Маха, должны сработать реактивные двигатели и развернуться в нужном направлении, замедлив транспортное средство для безопасной посадки. Беда в том, что при этом сгорает много топлива. Пропеллент увеличивает массу транспортного средства, что может значительно увеличить стоимость транспортного средства и превысить текущие возможности запуска здесь на Земле. Каждый килограмм топлива — это килограмм, который не может быть полезен: люди, научные инструменты, груз и так далее.

«Когда транспортное средство летит с гиперзвуковой скоростью, перед запуском ракетных двигателей создается некоторый подъем, и мы можем использовать этот подъем для управления», — сказал Патнэм. «Если мы переместим центр тяжести так, чтобы он не был равномерно упакован, а был тяжелее с одной стороны, то запуск состоится под другим углом».

Патнэм объяснил, что поток вокруг транспортного средства отличается сверху и снизу, что создает дисбаланс, перепад давления. Поскольку подъемник движется в одном направлении, его можно использовать для управления транспортным средством по мере его замедления в атмосфере.

Исследование прояснило, как наилучшим образом использовать вектор подъема, используя оптимальные методы управления для определения стратегий управления, которые можно использовать гиперзвуком в различных межпланетных условиях доставки, свойствах транспортного средства и высотах при посадке с целью максимизировать массу посадки.

«Оказывается, это оптимально для ракетного топлива вход в атмосферу с вектором подъема, направленным вниз, как будто транспортное средство ныряет. Затем в нужный момент, основанный на времени или скорости, переключитесь на подъем, чтобы транспортное средство выдвигалось и летало вперед. на малой высоте «, — отметил Путнэм. «Это позволяет автомобилю проводить больше времени в полете на низкой высоте, где плотность атмосферы выше. Это увеличивает сопротивление, уменьшая количество энергии, которое должно быть уделено двигателям спуска».