Ученые ищут способ посадить на Марсе более тяжелые аппараты
V-kosmose.com

Ученые ищут способ посадить на Марсе более тяжелые аппараты

Ученые ищут способ посадить на Марсе более тяжелые аппараты

Художественное видение космического корабля, применяющего ретропульсию для управления

Самым тяжелым посадочным транспортным средством на Марсе стал ровер Curiosity (1 метрическая тонна). Но в будущем для колонизации потребуется отправлять намного больше груза в диапазоне 5-20 тонн. Чтобы выполнять безопасные посадки, нужно понять, как управлять большими массами.

Обычно транспортное средство входит в марсианскую атмосферу на гиперзвуковых скоростях (около 30 Мах), быстро замедляется, разворачивает парашют и активирует ракетные двигатели или воздушные подушки.

К сожалению, парашютные системы плохо поддаются масштабированию при увеличении массы аппарата. Поэтому ученые хотят исключить парашют и задействовать более крупные ракетные двигатели для снижения.

Когда посадочный аппарат замедлится до 3 Мах, реактивные двигатели активируются в противоположном направлении, чтобы притормозить транспортное средство и выполнить управляемую посадку. Беда в том, что при этом сжигается огромное количество топлива. Пропеллент увеличивает массу аппарата, из-за чего сильно растет стоимость миссии. А ведь каждый килограмм топлива отнимает эту массу у научных инструментов и места экипажа.

Когда аппарат летит на гиперзвуковой скорости, перед запуском ракетных двигателей создается определенный подъем, который можно использовать для управления. Если переместить центр тяжести так, чтобы он не был равномерным, а тяжелее с одной стороны, то можно направить полет под другим углом.

Исследователи говорят, что поток вокруг аппарата отличается сверху и внизу, из-за чего возникает дисбаланс и перепад давления. При входе, спуске и посадке возникает возможность управлять транспортом. Но, если собираемся запускать двигатели на 3 Мах, то как мы должны аэродинамически управлять аппаратом в гиперзвуковом режиме, чтобы задействовать минимальное количество топлива и максимизировать массу полезной нагрузки?

 В этом вопросе важна высота, на которой запускаются спускающие двигатели, а также угол, который вектор скорости создает с горизонтом. В исследовании рассматриваются оптимальные методы управления для поиска стратегии безопасной посадки в гиперзвуковом режиме в различных межпланетных условиях посадки.

Анализы показывает, что для ракетного топлива оптимальным будет вход в атмосферу с вектором подъема, направленным вниз, из-за чего аппарат как бы ныряет. Затем в определенный момент (основывается на времени или скорости) нужно переключиться на подъем, чтобы аппарат двигался вперед на небольшой высоте. Это позволяет провести транспорту больше времени в полете на низкой высоте, где плотность атмосферного слоя выше. За счет этого возрастает сопротивление, сокращая количество потраченной энергии.