Разработана стратегия доставки многотонных грузов на Марс
Logo
Cover

Если человечество хочет отправить на Марс людей, придется придумать, как опустить на поверхность планеты почти без атмосферы грузы массой до 20 тонн. Американские инженеры утверждают, что просчитали стратегию посадки с минимальным расходом топлива.

Обычно, когда транспортное средство вроде марсохода входит в атмосферу планеты на гиперзвуковой скорости около 30 Махов, оно должно быстро раскрыть парашют и задействовать ракетные двигатели или воздушные подушки, чтобы завершить посадку, пишет EurekAlert.

К несчастью, система парашютов плохо согласуется с повышенной массой. Поэтому инженеры пришли к мысли отказаться от них полностью.

Когда спускаемый модуль замедляется до 3 Махов, должны включиться электрические двигатели, которые создадут обратную тягу и замедлят аппарат. Проблема в том, что такой маневр сжигает много топлива, запасы которого добавляются к массе груза и увеличивают стоимость запуска.

Идея Зака Патнама из Иллинойсского университета в Урабана-Кампейне в том, чтобы использовать небольшую подъемную силу, которая возникает, когда аппарат летит со сверхзвуковой скоростью и до того, как заработают ракетные двигатели. «Если мы сдвинем центр тяжести так, чтобы он сместился к одной из сторон, аппарат полетит под другим углом», — говорит ученый.

Потоки вокруг ракеты в передней и задней части отличаются друг от друга, что создает дисбаланс, разницу в давлении. Поскольку подъемная сила направлена в одну сторону, ее можно использовать для направления аппарата во время спуска через атмосферу.

Его расчеты показали, как наилучшим образом использовать подъемную силу, контролировать спуск на планету в зависимости от характеристик ракеты и высоты полета, чтобы максимизировать спускаемую массу.  

Оказалось, что с точки зрения расхода топлива оптимальнее всего входить в атмосферу так, чтобы вектор подъемной силы был направлен вниз, как будто ракета ныряет. А затем в нужный момент, зависящий от скорости и времени, она должна развернуться вверх и лететь на низкой высоте. Чем больше времени аппарат проведет в более плотной атмосфере, тем выше аэродинамическое сопротивление и тем меньше нужно топлива.

Пока что самое тяжелое транспортное средство, которое успешно село на Марс — вездеход Curiosity массой в 1 тонну. В прошлом году с его помощью удалось обнаружить на планете высокую концентрацию органических соединений в слое озерных отложений, сформированных 3 млрд лет назад.