Un moyen économique de livrer des cargaisons de plusieurs tonnes à Mars

Le vaisseau spatial le plus lourd livrévers Mars, c'est le mobile Curiosity. Le poids d’un laboratoire scientifique autonome est d’environ une tonne. L’envoi de missions plus ambitieuses sur la planète rouge et, à l’avenir, par la population, nécessitera l’utilisation d’engins spatiaux plus lourds pesant de 5 à 20 tonnes. Pour cela, il est nécessaire de développer de nouvelles méthodes d'atterrissage. Le but d'une récente étude réalisée par une équipe de scientifiques de l'Université de l'Illinois, dont le communiqué de presse a été publié par EurekAlert!, Était précisément ce qu'il était.

Habituellement, lorsque la machine pénètre dans l'atmosphère de Mars lehypersonique à environ 30 Mach, il doit rapidement ralentir, ouvrir un parachute et utiliser des moteurs de fusée ou des airbags pour achever l’atterrissage.

"Malheureusement, les systèmes de parachute sont raresconçu pour des véhicules plus massifs. Notre idée est d'abandonner le parachute et d'utiliser des moteurs de fusée plus grands pour la descente », a déclaré le professeur agrégé du département des technologies aérospatiales de l'Université de l'Illinois, Zack Putnam.

Selon Putnam, quand l'atterrisseuril ralentit à la vitesse de 3 mouvements, les moteurs électriques doivent être allumés, ce qui créera une inversion de poussée et ralentira l'appareil pour un atterrissage en toute sécurité. Le problème est qu'une telle manoeuvre consomme beaucoup de carburant. En règle générale, le carburant, qui constitue l’essentiel de la masse de l’appareil, augmente le coût de tout le lancement. Chaque kilogramme de carburant équivaut à moins d'un kilogramme de charge utile: instruments scientifiques, équipements, personnes, etc.

"Quand le vaisseau spatial atteintvitesse hypersonique, avant de lancer des moteurs-fusées, une petite force de levage peut être utilisée pour contrôler l’appareil - a déclaré Pantam. "Si nous déplaçons le centre de gravité de sorte qu'il se déplace sur l'un des côtés, l'appareil volera sous un angle différent."

Pantam explique que les flux autour de l'appareil dansles parties avant et arrière sont différentes, ce qui crée un déséquilibre, la différence de pression. Étant donné que la force de levage est dirigée dans une direction, elle peut être utilisée pour guider l’appareil pendant la descente dans l’atmosphère.

"Pendant l'entrée dans l'atmosphère, la descente et l'atterrissageNous avons une certaine capacité à contrôler l'appareil. Nous pouvons changer de direction. À des vitesses hypersoniques, ce contrôle peut être effectué aux dépens de la force de levage résultant du lancement de moteurs de freins brulant une certaine quantité de carburant. La commande de démarrage du moteur permet un ajustement très précis. Si vous devez installer une très grosse machine, vous devez oublier la précision, sinon vous devrez brûler tout le carburant. Mais vous pouvez trouver un équilibre entre ces deux manières. "

"Supposons que nous voulions ralentirdescente jusqu'à 3 Machs. Comment devrions-nous le contrôler aérodynamiquement en mode hypersonique afin de minimiser la consommation de carburant tout en maximisant la masse de la charge utile éventuelle? Pour maximiser le volume de masse que nous pouvons réduire à la surface, il est important de prendre en compte la hauteur à laquelle il sera nécessaire de démarrer les moteurs du véhicule en descente, ainsi que l'angle entre le vecteur vitesse et la ligne d'horizon », ajoute Pantham.

Les calculs ont montré comment mieuxutilisez le vecteur de levage et contrôlez la descente vers la planète en fonction des caractéristiques de la fusée et de l’altitude pour maximiser la descente.

"Il s'est avéré qu'en termes de consommation de carburantle mieux serait de pénétrer dans l'atmosphère de manière à ce que le vecteur de soulèvement soit dirigé vers le bas, comme si la fusée était en train de plonger. Et puis au bon moment, en fonction de la vitesse et du temps, il devrait monter et voler à basse altitude. Plus l'unité passera de temps dans une atmosphère plus dense, plus la résistance aérodynamique l'affectera et durera plus longtemps et moins de carburant sera nécessaire pour la plantation », explique Pantham.

Vous pouvez discuter des résultats de l’étude dans notre discussion en ligne.