Artystyczna wizja statku kosmicznego używającego retrospekcji do kontroli
Łazik Curiosity (1 tona metryczna) stał się najcięższym pojazdem lądującym na Marsie. Ale w przyszłości, w celu kolonizacji, będziesz musiał wysłać znacznie więcej ładunku w przedziale 5-20 ton. Aby wykonać bezpieczne lądowanie, musisz zrozumieć, jak zarządzać dużymi masami.
Zwykle pojazd wchodzi w marsjańską atmosferę przy prędkościach hipersonicznych (około 30 max), szybko zwalnia, uruchamia spadochron i uruchamia silniki rakietowe lub poduszki powietrzne.
Niestety, systemy spadochronowe są trudne do skalowania wraz ze wzrostem masy urządzenia. Dlatego naukowcy chcą wyeliminować spadochron i użyć większych silników rakietowych do zmniejszenia.
Gdy podwozie zwalnia do 3 Max, silniki odrzutowe są aktywowane w przeciwnym kierunku, aby zwolnić pojazd i wykonać kontrolowane lądowanie. Problem polega na tym, że pali się ogromną ilość paliwa. Propelent zwiększa masę urządzenia, dzięki czemu koszt misji znacznie wzrasta. Ale każdy kilogram paliwa pobiera tę masę z przyrządów naukowych i siedzeń załogi.
Gdy maszyna leci z prędkością hipersoniczną, przed uruchomieniem silników rakietowych powstaje pewna winda, którą można wykorzystać do sterowania. Jeśli przesuniesz środek ciężkości tak, aby nie był jednolity, ale cięższy z jednej strony, możesz skierować lot pod innym kątem. Naukowcy twierdzą, że przepływ wokół aparatu różni się od góry i od dołu, co powoduje brak równowagi i spadek ciśnienia. Przy wejściu, zejściu i lądowaniu istnieje możliwość zarządzania transportem. Ale jeśli zamierzamy uruchomić silniki na 3 Max, to jak powinniśmy sterować aerodynamicznie urządzeniem w trybie hipersonicznym, aby wykorzystać minimalną ilość paliwa i zmaksymalizować masę ładunku?
W tej kwestii ważna jest wysokość, na której zaczynają się zstępujące silniki, a także kąt, który wektor prędkości tworzy z horyzontem. Badanie analizuje optymalne metody kontroli w celu znalezienia bezpiecznej strategii lądowania w trybie hipersonicznym w różnych warunkach lądowania międzyplanetarnego.
Analizy pokazują, że dla paliwa rakietowego wejście do atmosfery z wektorem windy skierowanym w dół będzie optymalne, w wyniku czego urządzenie nurkuje. Następnie w pewnym momencie (w oparciu o czas lub prędkość) musisz przełączyć się na podnoszenie, aby jednostka poruszała się do przodu na małej wysokości. Pozwala to na przewóz większej ilości czasu podczas lotu na małej wysokości, gdzie gęstość warstwy atmosferycznej jest wyższa. Z tego powodu opór wzrasta, zmniejszając ilość zużywanej energii.
