технология

Ефективен начин за доставка на мултитонни товари до Марс

Най-тежкият кораб, доставендо Марс е роувърът на Любопитството. Тежестта на автономна научна лаборатория е около един тон. Изпращането на по-амбициозни мисии на Червената планета, а в бъдеще и хората, ще изисква използването на по-тежки космически кораби с тегло от 5 до 20 тона. За тази цел е необходимо да се разработят нови методи за кацане. Целта на скорошно проучване на екип от учени от Университета на Илинойс, чието прессъобщение беше публикувано от EurekAlert!

Обикновено, когато машината влезе в атмосферата на Марсхиперзвукова скорост около 30 Mach, той трябва бързо да забави, отваряне на парашут и използване на ракетни двигатели или въздушни възглавници за завършване на кацането.

- За съжаление, парашутните системи са малкопредназначени за по-масивни превозни средства. Нашата идея е да се откажем от парашута и да използваме по-големи ракетни двигатели за спускане ”, казва доцентът на катедрата по аерокосмически технологии, Университета на Илинойс Зак Пътнам.

Според Putnam, когато на земятазабавя се до скорост 3 Mach, електрическите двигатели трябва да се включат, което ще създаде обратна тяга и ще забави апарата за безопасно кацане. Проблемът е, че такава маневра изгаря много гориво. Гориво, като правило, съставляващи по-голямата част от масата на устройството, увеличаване на цената на целия старт. Всеки килограм гориво е минус килограм полезен товар: научни инструменти, оборудване, хора и т.н.

- Когато космическият кораб стигнехиперзвукова скорост, преди стартиране на ракетни двигатели има малко количество на повдигаща сила, която може да се използва за управление на устройството, - казва Пантам. "Ако преместим центъра на тежестта така, че да се премести на една от страните, устройството ще лети от различен ъгъл."

Пантам обяснява, че тече около апаратапредните и задните части са различни един от друг, което създава дисбаланс, разликата в налягането. Тъй като повдигащата сила е насочена в една посока, тя може да се използва за насочване на апарата по време на спускане през атмосферата.

"По време на влизане в атмосферата, слизане и кацанеИмаме възможност да контролираме устройството. Можем да променим посоката му. При свръхзвукови скорости този контрол може да се извърши за сметка на силата на повдигане, която възниква при стартирането на спирачни двигатели, които изгарят определено количество гориво. Контролът за стартиране на двигателя позволява много точно прилягане. Ако трябва да поставите много голяма машина, тогава трябва да забравите за точност, в противен случай ще трябва да изгорите цялото гориво. Но можете да намерите баланс между тези два начина. "

- Да предположим, че искаме да забавимспускане до 3 Machs. Как точно трябва да го аеродинамично контролираме в хиперзвуков режим, за да сведем до минимум разхода на гориво, като същевременно максимизираме масата на възможния полезен товар? За да се увеличи максимално обема на масата, който можем да сведем до повърхността, е важно да се вземе предвид височината, на която ще бъде необходимо да се стартират двигателите на спускащото превозно средство, както и ъгълът между вектора на скоростта и линията на хоризонта, ”добавя Пантам.

Изчисленията показват как най-добреизползвайте лифт вектор и контролирайте спускането до планетата в зависимост от характеристиките на ракетата и надморската височина, за да максимизирате спускането.

"Оказа се, че по отношение на разхода на горивонай-оптимално ще бъде да влезе в атмосферата, така че векторът на лифта да е насочен надолу, сякаш ракетата е гмуркане. И тогава в подходящия момент, в зависимост от скоростта и времето, трябва да се появи и да лети на ниска височина. Колкото повече време прекарва в по-плътна атмосфера, толкова по-силно и по-дълго аеродинамичното съпротивление ще го повлияе и ще има по-малко гориво за засаждане, ”казва Пантам.

Можете да обсъдите заключенията от проучването в нашия чат за телеграма.