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.
