tehnologija

Isplativ način isporuke multi-tonskog tereta na Mars

Dostavljena je najteža svemirska letjelicana Mars, je rover Curiosity. Težina autonomnog znanstvenog laboratorija je oko jedne tone. Slanje ambicioznijih misija na Crvenu planetu, a u budućnosti ljudi će zahtijevati upotrebu težih svemirskih letjelica težine od 5 do 20 tona. Za to je potrebno razviti nove metode slijetanja. Cilj nedavne studije tima znanstvenika sa Sveučilišta u Illinoisu, čije je priopćenje za javnost objavio EurekAlert !, bio upravo to.

Obično kada stroj ulazi u atmosferu Marsa nahipersonična brzina od oko 30 Macha, on mora brzo usporiti, otvarajući padobran i koristeći raketne motore ili zračne jastuke za dovršavanje slijetanja.

„Nažalost, padobranskih je sustava malodizajniran za masovnija vozila. Naša je ideja napustiti padobran i upotrijebiti veće raketne motore za silazak “, kaže izvanredni profesor Odjela za zrakoplovne tehnologije Sveučilišta u Illinoisu Zack Putnam.

Prema Putnamu, kad je zemljausporava na brzinu od 3 poteza, električni motori se moraju uključiti, što će stvoriti obrnuti potisak i usporiti uređaj za sigurno slijetanje. Problem je što takav manevar sagorijeva puno goriva. Gorivo, u pravilu, čini najveći dio mase uređaja, povećava cijenu cijelog lansiranja. Svaki kilogram goriva minus kilogram korisne nosivosti: znanstveni instrumenti, oprema, ljudi i tako dalje.

"Kad svemirska letjelica dosegnehipersonska brzina, prije lansiranja raketnih motora postoji mala količina sile dizanja koja se može koristiti za kontrolu uređaja, - kaže Pantam. "Ako težište pomaknemo tako da se pomakne na neku od strana, uređaj će letjeti iz drugog kuta."

Pantam objašnjava da teče oko aparata uprednji i stražnji dijelovi se međusobno razlikuju, što stvara neravnotežu, razliku u tlaku. Budući da je sila za dizanje usmjerena u jednom smjeru, može se koristiti za vođenje uređaja tijekom spuštanja kroz atmosferu.

"Tijekom ulaska u atmosferu, spuštanja i slijetanjaImamo određenu sposobnost upravljanja uređajem. Možemo promijeniti njegov smjer. Pri hipersoničnim brzinama, ova kontrola može se izvesti na štetu sile podizanja koja se javlja pri pokretanju kočnih motora koji sagorijevaju određenu količinu goriva. Upravljanje startom motora omogućava vrlo precizno namještanje. Ako trebate posaditi vrlo veliki stroj, tada biste trebali zaboraviti na točnost, inače ćete morati sagorjeti cijelo gorivo. Ali možete pronaći ravnotežu između ova dva načina. "

„Pretpostavimo da želimo usporitisilazak do 3 Mach. Kako bismo to točno trebali aerodinamično kontrolirati u hipersoničnom načinu rada kako bismo smanjili potrošnju goriva uz maksimiziranje mase mogućeg korisnog opterećenja? Kako bismo maksimizirali količinu mase koju možemo spustiti na površinu, važno je uzeti u obzir visinu na kojoj će biti potrebno pokrenuti motore spuštenog vozila, kao i kut između vektora brzine i linije horizonta “, dodaje Pantham.

Izračuni su pokazali kako najboljekoristite vektor dizanja i kontrolirajte silazak na planet, ovisno o karakteristikama rakete i nadmorskoj visini, kako biste maksimizirali masu silaska.

"Pokazalo se da je u pogledu potrošnje gorivanajoptimalnije će biti ući u atmosferu tako da vektor dizanja bude usmjeren prema dolje, kao da raketa roni. A onda bi se u pravom trenutku, ovisno o brzini i vremenu, trebao okrenuti i letjeti na maloj visini. Što više vremena provede jedinica u gušćem ozračju, jači i dulji aerodinamički vuč bit će na njoj i manje će goriva trebati za slijetanje “, kaže Pantham.

O nalazima studije možete razgovarati u našem telegramu.