En økonomisk metode til at levere multi-tons last på Mars

27

Den tungeste rumfartøjer, der leveres til Mars, er den Rover “Nysgerrighed”. Vægt Autonome videnskab laboratorium, der er omkring et ton. At sende mere ambitiøse missioner til den Røde planet, og i fremtiden vil folk kræver brug af tungere rumfartøjer, der vejer fra 5 til 20 tons. Til dette er det nødvendigt at udvikle nye metoder til at plante. Formålet med de seneste undersøgelse team af forskere fra University of Illinois, pressemeddelelse, der blev offentliggjort af EurekAlert!, var netop dette.

Normalt, når fartøjet kommer ind i Mars ‘ atmosfære på hypersoniske hastighed for omkring 30 slag, det har behov for hurtige til at bremse, åbne faldskærmen og ved hjælp af raket motorer eller luftpude til at fuldføre landing.

“Desværre, det faldskærm system er designet til lidt tungere køretøjer. Vores idé er at opgive faldskærm og bruge større raket motorer til nedstigningen,” siger lektor på Institut for rumfart, teknologi, University of Illinois Zach Putnam.

Ifølge Putnam, når afstamning modul bremser ned til en hastighed på Mach 3, bør være omfattet af elektriske motorer, der vil skabe reverse thrust og langsom maskine til en sikker landing. Problemet er, at en sådan manøvre brænder en masse brændstof. Brændstof, der typisk udgør den største del af massen af det apparat, øge omkostningerne for hele køre. Hvert kilo af det brændstof, der er minus kg nyttelast: videnskabelige instrumenter, udstyr, personer og så videre.

“Når rumfartøjet når hypersonisk hastighed, før lanceringen af raket motorer, der er en lille mængde af løftekraft, der kan bruges til at styre enheden, siger Panten. – Hvis vi flytte tyngdepunktet, så den er forskudt til den ene side, maskinen vil flyve på en anden vinkel”.

Bantam forklarer, at strømme omkring apparatet i for-og bagside er forskellige fra hinanden, skabe ubalance, at den forskel i tryk. Siden ophævelsen kraft er rettet i én retning, kan det være bruges til at guide apparatet under nedstigning gennem atmosfæren.

“Under atmosfæriske indgang, herkomst og landing, at vi har nogle muligheder for at styre kameraet. Vi kan ændre sin retning. I hypersonisk hastigheder, der kan styres på grund af den lift kraft, der opstår i forbindelse med lanceringen af bremse motorer, der brænder for en vis mængde af brændstof. Styring af start af motor giver mulighed for en meget præcis pasform. Hvis du skal til at plante en meget stor enhed, om nøjagtigheden glemme, ellers vil vi nødt til at brænde alle brændstof. Men du kan finde en balance mellem disse to måder”.

“Antag, at vi ønsker at reducere hastigheden af afstamning på op til 3 Mach. Hvordan vi helt præcist skulle aerodynamisk kontrol af hypersonisk tilstand for at minimere brændstofforbruget og maksimere mulige masse af nyttelast? For at maksimere størrelsen af den masse, som vi kan ned til overfladen, er det vigtigt at overveje den højde, som du bliver nødt til at køre motorer af den lander, og vinklen mellem hastighedsvektoren og horisonten,” tilføjer Pantam.

De beregninger, der viste, hvordan man bedst til at bruge vektor løftekraft, og for at kontrollere nedstigningen til en planet, afhængigt af karakteristika for den raket og højde, for at maksimere deflatable masse.

“Det viste sig, at fra det synspunkt af brændstofforbrug, det mest optimale ville være, at du logger ind atmosfære, således at vektoren af lift kraft var rettet nedad, som hvis missil dyk. Og så på det rigtige tidspunkt, afhængigt af hastighed og tid, det har brug for at vende op og flyve i lav højde. Jo mere tid, enheden kan holde i en mere tæt atmosfære, stærkere og længere, og det vil handle på det aerodynamiske modstand og jo mindre du har brug for brændstof til plantning,” siger Panten.

Til at drøfte resultaterne af undersøgelsen i vores Telegram chat.