Τεχνολογία

Προτείνεται ένας οικονομικά αποδοτικός τρόπος να παραδοθεί φορτίο πολλαπλών τόνων στον Άρη.

Το βαρύτερο διαστημικό σκάφος παραδόθηκεγια τον Άρη, είναι ο δρομέας περιέργειας. Το βάρος ενός αυτόνομου επιστημονικού εργαστηρίου είναι περίπου ένας τόνος. Η αποστολή πιο φιλόδοξων αποστολών στον Κόκκινο Πλανήτη και στο μέλλον οι άνθρωποι απαιτούν τη χρήση βαρύτερων διαστημικών οχημάτων βάρους από 5 έως 20 τόνους. Για το σκοπό αυτό είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν νέες μέθοδοι εκφόρτωσης. Ο στόχος μιας πρόσφατης μελέτης από μια ομάδα επιστημόνων του Πανεπιστημίου του Ιλλινόις, του οποίου το δελτίο τύπου δημοσιεύτηκε από το EurekAlert !, ήταν ακριβώς αυτό.

Συνήθως, όταν το μηχάνημα εισέλθει στην ατμόσφαιρα του Άρηυπερηχητική ταχύτητα περίπου 30 Mach, πρέπει να επιβραδύνει γρήγορα, ανοίγοντας ένα αλεξίπτωτο και χρησιμοποιώντας κινητήρες πυραύλων ή αερόσακους για να ολοκληρωθεί η προσγείωση.

"Δυστυχώς, τα συστήματα αλεξίπτωτων είναι λίγασχεδιασμένο για πιο ογκώδη οχήματα. Η ιδέα μας είναι να εγκαταλείψουμε το αλεξίπτωτο και να χρησιμοποιήσουμε μεγαλύτερους πυραυλοκινητήρες για κάθοδο », λέει ο Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Αεροδιαστημικών Τεχνολογιών του Πανεπιστημίου του Ιλινόις Ζακ Πουτάμν.

Σύμφωνα με τον Πούνταμ, όταν το Landerεπιβραδύνει σε ταχύτητα 3 Mach, οι ηλεκτρικοί κινητήρες πρέπει να ανάψουν, γεγονός που θα δημιουργήσει αντίστροφη ώθηση και θα επιβραδύνει τη συσκευή για ασφαλή προσγείωση. Το πρόβλημα είναι ότι ένας τέτοιος ελιγμός καίει πολλά καύσιμα. Το καύσιμο, κατά κανόνα, αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας της συσκευής, αυξάνει το κόστος ολόκληρης της εκτόξευσης. Κάθε κιλό καυσίμου είναι μείον χιλιόγραμμο ωφέλιμου φορτίου: επιστημονικά όργανα, εξοπλισμός, άνθρωποι και ούτω καθεξής.

"Όταν το διαστημικό σκάφος φτάσειπριν από την εκτόξευση πυραυλοκινητήρων υπάρχει μια μικρή ποσότητα δύναμης ανύψωσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της συσκευής, - λέει ο Pantam. "Εάν μετακινήσουμε το κέντρο βάρους έτσι ώστε να μετακινηθεί σε μία από τις πλευρές, η συσκευή θα πετάξει από διαφορετική γωνία".

Η Pantam εξηγεί ότι ρέει γύρω από τη συσκευή στοτα εμπρός και τα πίσω μέρη είναι διαφορετικά μεταξύ τους, γεγονός που δημιουργεί μια ανισορροπία, τη διαφορά πίεσης. Δεδομένου ότι η δύναμη ανύψωσης κατευθύνεται προς μία κατεύθυνση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καθοδηγήσει τη συσκευή κατά τη διάρκεια της καθόδου μέσω της ατμόσφαιρας.

"Κατά την είσοδο στην ατμόσφαιρα, την κάθοδο και την προσγείωσηΈχουμε κάποια ικανότητα να ελέγξουμε τη συσκευή. Μπορούμε να αλλάξουμε την κατεύθυνσή του. Σε υπερυψωμένες ταχύτητες, ο έλεγχος αυτός μπορεί να πραγματοποιηθεί σε βάρος της ανυψωτικής δύναμης που προκύπτει από την εκτόξευση μηχανών φρένων που καίγουν ένα ορισμένο ποσό καυσίμου. Ο έλεγχος εκκίνησης του κινητήρα επιτρέπει την ακριβή τοποθέτηση. Εάν πρέπει να βάλετε ένα πολύ μεγάλο μηχάνημα, τότε θα πρέπει να ξεχάσετε την ακρίβεια, διαφορετικά θα πρέπει να καψετε όλα τα καύσιμα. Αλλά μπορείτε να βρείτε μια ισορροπία μεταξύ αυτών των δύο τρόπων. "

"Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να επιβραδύνουμεκατεβαίνοντας έως και 3 Machs. Πώς ακριβώς θα πρέπει να το ελέγξουμε αεροδυναμικά σε υπερυψωμένο τρόπο για να ελαχιστοποιήσουμε τη χρήση καυσίμου μεγιστοποιώντας τη μάζα του πιθανού ωφέλιμου φορτίου; Για να μεγιστοποιήσουμε τον όγκο μάζας που μπορούμε να χαμηλώσουμε στην επιφάνεια, είναι σημαντικό να λάβουμε υπόψη το ύψος στο οποίο θα είναι απαραίτητο να ξεκινήσουν οι κινητήρες του οχήματος καθόδου, καθώς και η γωνία μεταξύ του διανύσματος ταχύτητας και της γραμμής ορίζοντα ", προσθέτει ο Pantham.

Οι υπολογισμοί έδειξαν τον καλύτερο τρόποχρησιμοποιήστε το διάνυσμα ανύψωσης και ελέγξτε την κάθοδο στον πλανήτη ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του πύραυλου και το υψόμετρο για να μεγιστοποιήσετε την κάθοδο.

"Αποδείχθηκε ότι από την άποψη της κατανάλωσης καυσίμουτο βέλτιστο θα είναι να εισέλθει στην ατμόσφαιρα έτσι ώστε το διάνυσμα ανύψωσης να κατευθύνεται προς τα κάτω, σαν να καταδύεται ο πυραύλος. Και στη σωστή στιγμή, ανάλογα με την ταχύτητα και το χρόνο, θα πρέπει να εμφανιστεί και να πετάξει σε χαμηλό υψόμετρο. Όσο περισσότερος χρόνος περνάει η μονάδα σε μια πιο πυκνή ατμόσφαιρα, τόσο ισχυρότερη και μεγαλύτερη η αεροδυναμική αντίσταση θα την επηρεάσει και το λιγότερο καύσιμο θα χρειαστεί για φύτευση ", λέει ο Pantham.

Συζητήστε τα ευρήματα της μελέτης στο τηλεγράφημα μας.