En ekonomisk metod för att leverera flera ton tunga laster på Mars

36

Den tyngsta rymdfarkoster, som levereras till Mars, är det Rover “Nyfikenhet”. Vikt Autonoma science laboratory är cirka ett ton. Skicka mer ambitiösa uppdrag till den Röda planeten, och i framtiden kommer folk att kräva användning av tyngre rymdskepp som väger från 5 till 20 ton. För detta är det nödvändigt att utveckla nya metoder för plantering. Syftet med den undersökning som nyligen team av forskare från University of Illinois, pressmeddelande som publicerats av EurekAlert!, var just detta.

Vanligtvis, när flygplanet går in i Mars atmosfär på hypersonic hastighet under cirka 30 slag, det behöver snabb till långsam, öppna fallskärmen och med hjälp av raketmotorer eller air kudde att slutföra landning.

“Tyvärr, fallskärm systemet är designat för lite tyngre fordon. Vår idé är att avskaffa fallskärmen och använda större raketmotorer för nedstigning, säger Docent, Institutionen för aerospace technology, University of Illinois Zach Putnam.

Enligt Putnam, när härkomst modul saktar ner till en hastighet av Mach 3, bör tas med elmotorer, som kommer att skapa reverse thrust och långsam maskinen till en säker landning. Problemet är att en sådan manöver bränner en hel del bränsle. Bränsle som normalt utgör den största delen av massan av apparater, öka kostnaderna för hela körningen. Varje kilo av det bränsle som är minus kg nyttolast: vetenskapliga instrument, utrustning, personal och så vidare.

“När farkosten når hypersonic hastighet, innan lanseringen av raketmotorer, det finns en liten mängd av lyftkraft som kan användas för att styra enheten, säger Panten. – Om vi flyttar tyngdpunkten så att det är förskjuten åt sidan, maskin kommer att flyga i en annan vinkel”.

Bantam förklarar som flyter runt apparaten på framsidan och baksidan är olika från varandra, vilket skapar obalans, skillnaden i tryck. Eftersom lyftkraft leds i en riktning, kan det användas för att styra apparaten under nedfärden genom atmosfären.

“Under atmosfären, härkomst och landning vi har en viss förmåga att styra kameran. Vi kan ändra dess riktning. På hypersonic hastigheter som kan hanteras på grund av den lyftkraft som uppstår i och med lanseringen av bromsmotorer att förbränna en viss mängd bränsle. Hantering av motorn möjliggör en mycket exakt passform. Om du behöver för att plantera en mycket stor enhet, om riktigheten glömma, annars kommer vi att bränna allt bränsle. Men du kan hitta en balans mellan dessa två sätt”.

“Antag att vi vill sänka hastigheten på nedstigningen av upp till 3 Mach. Hur exakt är det vi ska aerodynamiska kontroll av hypersonic läge för att minimera bränsleförbrukning och maximera möjligt massa av nyttolast? För att maximera storleken på massan, som vi kan ner till ytan, är det viktigt att tänka på den höjd på vilken du kommer att behöva köra motorer i lander, och vinkeln mellan acceleration och horisonten”, tillägger Pantam.

Beräkningarna visade hur man bäst använder den vektor lyftkraft och kontroll nedstigning till en planet beroende på vilken typ av raket och höjd, för att maximera deflatable massa.

“Det visade sig att från synpunkt av bränsleförbrukningen, den mest optimala skulle vara att logga in i atmosfären så att den vektor av lyftkraft var riktad nedåt, som om missil dyk. Och sedan i rätt ögonblick, beroende på hastighet och tid det behöver för att vända upp och flyga på låg höjd. Ju mer tid som enheten kommer att hålla i en mer tät atmosfär, starkare och längre kommer det att handla om det aerodynamiska motståndet och ju mindre du behöver bränsle för plantering, säger Panten.

För att diskutera resultaten av studien i vår Telegram chatt.