Visione artistica di un veicolo spaziale a impulsi retro controllati
Il rover Curiosity (1 tonnellata) è diventato il veicolo di atterraggio più pesante su Marte. Ma in futuro, per la colonizzazione, dovrai inviare molto più carico nell'intervallo di 5-20 tonnellate. Per eseguire un atterraggio sicuro, è necessario capire come gestire grandi masse.
Di solito il veicolo entra nell'atmosfera marziana a velocità ipersoniche (circa 30 max), rallenta rapidamente, schiera il paracadute e attiva i motori a razzo o gli airbag.
Sfortunatamente, i sistemi di paracadute sono difficili da scalare con l'aumentare della massa del dispositivo. Pertanto, gli scienziati vogliono eliminare il paracadute e utilizzare motori a razzo più grandi per ridurlo.
Quando il carrello di atterraggio rallenta a 3 Max, i motori a reazione vengono attivati nella direzione opposta per rallentare il veicolo ed eseguire un atterraggio controllato. Il problema è che questo brucia un'enorme quantità di carburante. Il propellente aumenta la massa dell'apparato, a causa del quale il costo della missione è molto crescente. Ma ogni chilogrammo di carburante prende questa massa da strumenti scientifici e posti di equipaggio.
Quando la macchina vola a velocità ipersonica, viene creato un certo sollevamento prima di lanciare i motori a razzo, che possono essere utilizzati per il controllo. Se si sposta il centro di gravità in modo che non sia uniforme, ma più pesante da un lato, è possibile orientare il volo da un'angolazione diversa. I ricercatori dicono che il flusso intorno all'apparecchio differisce da sopra e da sotto, il che causa squilibrio e caduta di pressione. All'ingresso, discesa e atterraggio c'è l'opportunità di gestire i trasporti. Ma, se avremo intenzione di avviare i motori su 3 Max, allora come dovremmo controllare aerodinamicamente il dispositivo in modalità ipersonica al fine di utilizzare la quantità minima di carburante e massimizzare la massa del carico utile?
In questo caso, l'altezza alla quale i motori discendenti vengono avviati è importante, così come l'angolo che il vettore di velocità crea con l'orizzonte. Lo studio esamina i metodi di controllo ottimali per trovare una strategia di atterraggio sicura in modalità ipersonica in varie condizioni di atterraggio interplanetario.
Le analisi mostrano che per il carburante per razzi l'ingresso nell'atmosfera con un vettore di sollevamento diretto verso il basso sarà ottimale, a seguito del quale il dispositivo si tufferà. Quindi a un certo punto (in base al tempo o alla velocità) è necessario passare al sollevamento in modo che l'unità si muova in avanti a bassa quota. Ciò consente di trasportare più tempo in volo a bassa quota, dove la densità dello strato atmosferico è più elevata. A causa di ciò, aumenta la resistenza, riducendo la quantità di energia spesa.
