Konstnärlig syn på en retropulserad rymdfarkost för kontroll
Nyfikenhetens rover (1 ton) blev det tungaste landningsfordonet på Mars. Men i framtiden, för kolonisering måste du skicka mycket mer last inom området 5-20 ton. För att utföra en säker landning måste du förstå hur man hanterar stora massor.
Vanligtvis går fordonet i Martian-atmosfären med hypersoniska hastigheter (ca 30 max), saktar snabbt, sätter igång fallskärmen och aktiverar raketmotorer eller krockkuddar.
Tyvärr är fallskärmsystem svåra att skala med ökande massa av anordningen. Därför vill forskare eliminera fallskärmen och använda större raketmotorer för att minska.
När landningsredskapet sänks till 3 Max aktiveras jetmotorer i motsatt riktning för att sakta ner fordonet och utföra en kontrollerad landning. Problemet är att detta bränner en stor mängd bränsle. Drivmedlet ökar apparatens massa, på grund av vilket kostnaden för uppdraget ökar kraftigt. Men varje kilo bränsle tar denna massa från vetenskapliga instrument och besättningssäten.
När maskinen flyger med hypersonisk hastighet skapas en viss hiss innan du startar raketmotorerna, som kan användas för kontroll. Om du flyttar tyngdpunkten så att den inte är likformig, men tyngre på ena sidan, kan du styra flygningen från en annan vinkel. Forskare säger att flödet runt apparaten skiljer sig från ovan och under, vilket orsakar obalans och tryckfall. Vid ingången, nedstigning och landning finns möjlighet att hantera transport. Men, om vi ska starta motorer på 3 Max, hur ska vi då lufttynamiskt styra enheten i hypersonisk läge för att kunna använda minsta mängd bränsle och maximera nyttolastmassan?
I den här frågan är höjden på vilken de nedåtgående motorerna startas viktig, liksom den vinkel som hastighetsvektorn skapar med horisonten. Studien undersöker optimala kontrollmetoder för att hitta en säker landningsstrategi i hypersonisk läge under olika interplanetära landningsförhållanden.
Analyser visar att för raketbränsle kommer ingången till atmosfären med en lyftvektor riktad nedåt att vara optimal, vilket medför att enheten dykar. Då måste du vid en viss tidpunkt (baserat på tid eller hastighet) växla till hissen så att enheten går framåt i en låg höjd. Detta gör att du kan transportera mer tid i flygning vid låg höjd, där densiteten av det atmosfäriska skiktet är högre. På grund av detta ökar motståndet, vilket minskar mängden energi som förbrukas.
