- Технологии

Экономичный способ доставлять многотонные грузы на Марс

Экономичный способ доставлять многотонные грузы на Марс

Самый тяжелый космический аппарат, доставленный на Марс, — это марсоход «Кьюриосити». Автономная научная лаборатория весом около одной тонны. Отправка более амбициозных миссий на Красную планету, и в будущем люди будут требовать использования более тяжелых космических аппаратов массой от 5 до 20 тонн. Для этого необходимо разработать новые методы посадки. Цель недавно исследовательская группа ученых из Университета штата Иллинойс в пресс-релизе, опубликованном на EurekAlert!, был именно такой.

Обычно, когда корабль войдет в атмосферу Марса с гиперзвуковой скоростью около 30 ударов, он должен быстро медленно, открывая парашют и с помощью ракетных двигателей или подушки для завершения посадки.

«К сожалению, парашютная система предназначена для немного более массивных транспортных средств. Наша идея заключается в том, чтобы отказаться от парашюта и использование более крупных ракетных двигателей для спуска», — говорит доцент кафедры аэрокосмической техники Университета штата Иллинойс Зак Путнэм.

По мнению Патнэма, когда спускаемый аппарат замедляется до скорости в 3 Маха, должны быть включены электрические двигатели, которые будут создавать обратную тягу и тормозить машина для безопасной посадки. Проблема в том, что такой маневр сжигает много топлива. Топлива, как правило, составляет большую часть массы аппарата, увеличит стоимость всего тиража. Каждый килограмм топлива-это минус килограмм полезной нагрузки: научные приборы, оборудование, людей и так далее.

«Когда космический корабль достигает гиперзвуковой скорости, до запуска ракетных двигателей, есть небольшое количество подъемной силы, которая может быть использована для управления устройством, говорит Пантен. – Если мы перенесем центр тяжести так, что он смещается в сторону, машина будет летать под другим углом».

Бентам объясняет, что течет вокруг аппарата в передней и задней части отличаются друг от друга, создавая дисбаланс, разница в давлении. Поскольку подъемная сила направлена в одну сторону, он может быть использован для руководства аппарата во время спуска через атмосферу.

«Во время входа в атмосферу, спуска и посадки у нас есть некоторые возможности для управления камерой. Мы можем изменить свое направление. При гиперзвуковых скоростях, которыми можно управлять за счет подъемной силы, которая возникает с запуском тормозных двигателей, что сжечь определенное количество топлива. Управление запуском двигателя позволяет производить очень точную посадку. Если вам нужно посадить очень большие устройства, о точности забыть, иначе нам придется сжечь все топливо. Но можно найти баланс между этими двумя путями».

«Допустим, мы хотим уменьшить скорость спуска до 3 Маха. Как именно мы будем аэродинамического качества сверхзвукового режима для снижения потребления топлива и максимально возможную массу груза? Чтобы увеличить объем массы, которую мы можем спуститься на поверхность, важно учитывать высоту, на которой вам будет нужно запускать двигатели посадочного модуля, и угла между вектором скорости и горизонтом», — добавляет Pantam.

Расчеты показали, как лучше использовать вектор подъемной силы и контролировать спуск на планету в зависимости от характеристик ракеты и высоты, чтобы увеличить сдуваются массы.

«Оказалось, что с точки зрения потребления топлива, наиболее оптимальным было бы войти в атмосферу так, что вектор подъемной силы направлен вниз, а если ракета ныряет. А потом в нужный момент, в зависимости от скорости и времени, он должен развернуться и лететь на малой высоте. Чем больше времени устройство будет удерживать более плотную атмосферу, тем сильнее и дольше будет действовать на его аэродинамическое сопротивление и тем меньше потребуется топлива для посадки», — говорит Пантен.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *