Önümüzdeki on yıllarda, Mars için ilk kez astronot gönderme önerilerini içeren bir dizi görev planlanıyor. Bu, uzak mesafeden radyasyona karşı daha fazla koruma ihtiyacına kadar çok sayıda lojistik ve teknik zorluk ortaya koymaktadır. Aynı zamanda Kızıl Gezegene iniş ya da “Mars Laneti” olarak adlandırılan zorluk da vardır.
Sorunları daha da karmaşıklaştırmak için, gelecekteki görevlerin boyutu ve kütlesi (özellikle mürettebatlı uzay aracı) mevcut giriş, iniş ve iniş (EDL) teknolojisinin kapasitesinin ötesinde olacaktır. Bunu ele almak için, bir havacılık bilim adamı ekibi, düşük irtifa frenleme itme kuvveti ile uçuş yolu açısı arasındaki bir dengenin, ağır görevlerin Mars'a güvenli bir şekilde inmesine nasıl izin verebileceğini gösteren bir çalışma yayınladı.
Son zamanlarda ortaya çıkan çalışma Uzay ve Roketler DergisiChristopher G. Lorenz ve Illinois Üniversitesi Aerospace Corporation'da araştırmacı ve uzay mühendisliği yardımcı doçenti Zachary R. Putnam tarafından yazılmıştır. Birlikte, “Mars Laneti” nin üstesinden gelebilecek farklı iniş stratejilerini araştırdılar.
Basitçe söylemek gerekirse, Mars'a inmek zor bir iştir ve 1960'lardan beri oraya gönderilen uzay aracının sadece% 53'ü onu yüzeye sağlamlaştırdı. Bugüne kadar, Mars'a başarılı bir şekilde inen en ağır araç Merak 1 metrik ton (2.200 lbs) ağırlığındaki rover. Gelecekte, NASA ve diğer uzay ajansları, geleneksel EDL stratejilerinin ötesinde, 5 ila 20 ton arasında değişen kütlelerle yüklerini göndermeyi planlıyorlar.
Çoğu durumda, bu, Mach 30'a kadar hipersonik hızlarda Mars atmosferine giren ve daha sonra hava sürtünmesi nedeniyle hızla yavaşlayan bir araçtan oluşur. Mach 3'e ulaştıklarında, bir paraşüt dağıtırlar ve daha yavaşlamak için retroroketlerini ateşlerler. Putnam'a göre, daha ağır görevlerdeki sorun, paraşüt sistemlerinin artan araç kütlesi ile iyi ölçeklenmemesidir.
Ne yazık ki, retroroket motorları çok fazla yakıt yakıyor, bu da genel araç kütlesine katkıda bulunuyor - bu da daha ağır fırlatma araçlarına ihtiyaç duyulduğu ve görevlerin daha pahalıya mal olduğu anlamına geliyor. Buna ek olarak, bir uzay aracının ihtiyacı ne kadar itici olursa, yük, kargo ve mürettebat için o kadar az hacim taşıyabilir. Putman'ın Illinois Aerospace basın bülteninde açıkladığı gibi:
“Yeni fikir paraşütü ortadan kaldırmak ve daha büyük roket motorlarını iniş için kullanmaktır… Bir araç hipersonik olarak uçarken, roket motorları ateşlenmeden önce bir miktar asansör üretilir ve o asansörü direksiyon için kullanabiliriz. Ağırlık merkezini eşit olarak paketlenmeyecek, ancak bir tarafta daha ağır olacak şekilde hareket ettirirsek, farklı bir açıyla uçar. ”
Yeni başlayanlar için Lorenz ve Putnam, Mars'ın atmosferine çarptığında bir aracın çevresinde oluşan basınç farkını araştırdı. Temel olarak, taşıtın etrafındaki akış, aracın alt kısmından farklıdır, bu da bir yönde kaldırma oluşturur. Bu ömür, atmosferde yavaşlarken aracı yönlendirmek için kullanılabilir.
Putnam'ın açıkladığı gibi, tekne bu noktada ya zemini doğru bir şekilde indirmek için geriye doğru fırlatabilir ya da itici gücünü mümkün olan en fazla kütleyi indirmek için koruyabilir - ya da ikisi arasında bir denge kurulabilir. Sonunda, roketleri hangi yükseklikte ateşlediğinizle ilgili bir soru. Putnam'ın dediği gibi:
“Soru, eğer Mach 3'teki iniş motorlarını yakacağımızı biliyorsak, hipersonik rejimde aracı aerodinamik olarak nasıl yönlendirmeliyiz, böylece minimum itici gücü kullanacağız ve kütleyi maksimuma çıkaracağız. inebileceğimiz yük? Yüzeye [karaya] basabileceğimiz kütle miktarını en üst düzeye çıkarmak için, iniş motorlarınızı tutuşturduğunuz yükseklik, aynı zamanda hız vektörünüzün ufukla yaptığı açı - ne kadar dik olduğunuz önemlidir. ”
Burada, Lorenz ve Putnam'in asansör vektörünü en iyi şekilde nasıl kullanacaklarını değerlendirdikleri çalışmanın bir başka önemli yönü yatıyor. Buldukları şey, asansör vektörü aşağıya bakacak şekilde Mars atmosferine girmenin en iyisiydi, böylece araç dalış yapıyor ve daha sonra asansörü değiştirmek ve düşük irtifada uçmak için (zamana ve hıza bağlı olarak).
Putnam, “Bu, aracın atmosferik yoğunluğun daha yüksek olduğu yerlerde alçakta uçmak için daha fazla zaman harcamasını sağlıyor” dedi. “Bu sürtünmeyi artırır ve iniş motorları tarafından kaldırılması gereken enerji miktarını azaltır.”
Bu çalışmanın sonuçları, özellikle kargo ve mürettebat taşıyan ağır uzay taşıtları söz konusu olduğunda, gelecekteki Mars misyonlarını bilgilendirebilir. Bu EDL stratejisi daha sinir bozucu bir iniş yapsa da, mürettebatların güvenli bir şekilde inmeleri ve “Büyük Galaktik Ghoul” a yenilmemeleri ihtimali.
Mars'ın ötesinde, bu çalışma ince atmosfere sahip diğer Güneş kütlelerine inişe neden olabilir. Nihayetinde, Lorenz ve Putnam’in hipersonik bir giriş ve daha düşük irtifadaki frenleme itme stratejisi, her türlü gök cismi için mürettebat misyonlarına yardımcı olabilir.
