Марсианская посадка: ученые предлагают альтернативу парашюту

Новости МирТесен

Марсоход Curiosity, имеющий вес немногим менее тонны, признан наиболее массивным космическим аппаратом, успешно совершившим посадку на марсианскую поверхность. Для реализации более масштабных миссий и отправки людей на Красную планету потребуется использование тяжелых кораблей весом от пяти до двадцати тонн, а также разработка альтернативных методов посадки.

Осуществление посадки космического аппарата на Марс представляет собой чрезвычайно сложную и рискованную операцию. Полезная нагрузка достигает гиперзвуковых скоростей, испытывая значительный нагрев при прохождении через атмосферу планеты – этот период специалисты часто называют «семь минут ужаса». В процессе посадки многие аппараты и зонды используют большие парашюты, однако доставка на Красную планету более тяжелых космических кораблей, в том числе с экипажем, потребует решения новых инженерных задач.

«Парашютные системы, к сожалению, не подходят для спуска более тяжелых транспортных средств. В связи с этим, мы предлагаем отказаться от использования парашюта и перейти к применению более мощных ракетных двигателей для снижения скорости», — утверждает доцент кафедры аэрокосмических технологий Иллинойского университета Зак Патнэм (Zach Putnam). Статья Патнэма и его коллег об оптимизации траекторий, которые позволят безопасно приземляться на Марс, опубликована в Journal of Spacecraft and Rockets.

В области создания крупных ракет существует дополнительная проблема, обусловленная ограниченностью полезного объема, который уходит на резервуары с дополнительным ракетным топливом: это пространство можно использовать для научных приборов или пассажиров.

К счастью, исследователи находятся на пути к поиску оптимального решения: предварительно рассчитанные траектории способны снизить необходимость в громоздких парашютах или крупногабаритных баках с дополнительным топливом при запуске системы возврата на Землю. Для реализации этой концепции космический аппарат должен нырнуть для снижения высоты и последующего разворота носа в заданном направлении, чтобы совершить полет над марсианской поверхностью на небольшой высоте.

По мнению Патнема, при достижении космическим аппаратом гиперзвуковой скорости, перед включением ракетных двигателей возникает подъемная сила, которую можно использовать для его управления. Если сместить центр тяжести, сделав одну сторону аппарата более тяжелой, он сможет полететь под другим углом. Исследователь объяснил, что поток вокруг аппарата отличается сверху и снизу, что создает перепад давления, а поскольку вектор движения направлен в одну сторону, его можно использовать для управления кораблем по мере его замедления в атмосфере.

«По словам ученого, это даст возможность кораблю дольше находиться на меньшей высоте, где плотность атмосферы больше, что приведет к увеличению сопротивления и снижению энергопотребления двигателей системы спуска.