Главная » Hi-News » Предложен экономичный способ доставки многотонных грузов на Марс

Предложен экономичный способ доставки многотонных грузов на Марс

Вес автономной научной лаборатории составляет около одной тонны. Самым тяжелым космическим аппаратом, доставленным на Марс, является марсоход «Кьюриосити». Для этого необходимо разработать новые методы посадки. Отправка более амбициозных миссий на Красную планету, а в перспективе и людей, потребует использования более тяжелых космических аппаратов весом от 5 до 20 тонн. Цель недавнего исследования команды ученых из Иллинойского университета, пресс-релиз которого опубликовал EurekAlert!, заключалась как раз именно в этом.

Обычно, когда аппарат входит в атмосферу Марса на гиперзвуковой скорости около 30 Махов, он должен быстро замедлиться, раскрыв парашют и задействовав ракетные двигатели или воздушные подушки, чтобы завершить посадку.

Наша идея состоит в том, чтобы отказаться от парашюта и использовать более крупные ракетные двигатели для спуска», — комментирует доцент кафедры аэрокосмических технологий Иллинойского университета Зак Патнэм. «К сожалению, парашютные системы мало предназначены для более массивных транспортных средств.

Проблема в том, что такой маневр сжигает много топлива. По словам Патнэма, когда спускаемый модуль замедляется до скорости 3 Махов, должны включиться электрические двигатели, которые создадут обратную тягу и замедлят аппарат для безопасной посадки. Каждый килограмм топлива – это минус килограмм полезной нагрузки: научных инструментов, оборудования, людей и так далее. Топливо, как правило, составляющее основную часть массы аппарата, увеличивают стоимость всего запуска.

– Если мы сдвинем центр тяжести так, чтобы он сместился к одной из сторон, аппарат полетит под другим углом». «Когда космический аппарат достигает гиперзвуковой скорости, перед запуском ракетных двигателей возникает небольшой объем подъемной силы, которую можно использовать для управления аппаратом, – говорит Пантэм.

Так как подъемная сила направлена в одну сторону, ее можно использовать для направления аппарата во время спуска через атмосферу. Пантэм объясняет, что потоки вокруг аппарата в передней и задней части отличаются друг от друга, что создает дисбаланс, разницу в давлении.

Мы можем менять его направление. «Во время входа в атмосферу, спуска и посадки у нас имеется некоторая возможность управления аппаратом. Управление запуском двигателей позволяет осуществить очень точную посадку. При гиперзвуковых скоростях это управление может осуществляться за счет подъемной силы, которая возникает с запуском тормозных двигателей, сжигающих определенный объем топлива. Но можно найти и баланс между этими двумя способами». Если нужно посадить очень большой аппарат, то о точности стоит забыть, в противном случае придется сжечь все топливо.

Как именно мы должны аэродинамически управлять им в гиперзвуковом режиме, чтобы минимизировать использование топлива и при этом максимизировать массу возможной полезной нагрузки? «Предположим, что мы хотим снизить скорость спуска до 3 Махов. Чтобы максимизировать объем массы, которую мы сможем спустить на поверхность, важно учесть высоту, при которой необходимо будет запустить двигатели спускаемого аппарата, а также угол между вектором скорости и линией горизонта», — добавляет Пантэм.

Расчеты показали, как наилучшим образом использовать вектор подъемной силы и контролировать спуск на планету в зависимости от характеристик ракеты и высоты полета, чтобы максимизировать спускаемую массу.

А затем в нужный момент, зависящий от скорости и времени, она должна развернуться вверх и лететь на низкой высоте. «Оказалось, что с точки зрения расхода топлива наиболее оптимальным будет выполнять вход в атмосферу так, чтобы вектор подъемной силы был направлен вниз, как будто ракета ныряет. Чем больше времени аппарат проведет в более плотной атмосфере, тем сильнее и дольше будет действовать на него аэродинамическое сопротивление и тем меньше потребуется топлива для посадки», — говорит Пантэм.

Обсудить выводы исследования можно в нашем Telegram-чате.

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё про высокие технологии

«Умные» тюрьмы Китая будут оборудованы роботами и искусственным интеллектом

По словам комиссара Дэнни Ву Ин-мина, в ближайшее время несколько исправительных колоний будут оборудованы «умными» камерами. Служба исправительных учреждений Гонконга всерьез намерена повысить надежность своих тюрем при помощи высоких технологий. Более того, в тюрьмах появятся специальные роботы, которые будут выполнять ...

Под Землей есть горы — они выше, чем может показаться

Как показало исследование геофизиков из США и Китая, все это — ничто, по сравнению с видами, которые открываются на глубине сотен километров под нашими ногами. Ландшафт Земли невероятно разнообразен: на ее поверхности есть как гладкие равнины, так и глубокие впадины ...