Самым тяжелым космическим аппаратом, который смог успешно приземлиться на поверхность Марса, считается марсоход Curiosity весом чуть меньше тонны. Отправка более амбициозных миссий на Красную планету и людей потребует тяжелых кораблей — от пяти до 20 тонн — и другого способа посадки.
©Wikipedia
Посадка космического аппарата на поверхность Марса — невероятно трудная и рискованная задача. Полезные грузы достигают гиперзвуковых скоростей, сильно нагреваясь при входе в марсианскую атмосферу, эти минуты ученые даже называют «семь минут ужаса». Многие аппараты и зонды при приземлении задействуют большие парашюты, однако посадка более тяжелых космических кораблей на Красной планете, например с экипажем из людей, создаст новые инженерные проблемы.
«К сожалению, парашютные системы мало предназначены для более массивных транспортных средств. Наша идея состоит в том, чтобы отказаться от парашюта и использовать более крупные ракетные двигатели для спуска», — 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 сфере ракет большего размера существует еще одна проблема, связанная с ценным пространством, которое уходит на резервуары с дополнительным ракетным топливом: это пространство можно использовать для научных приборов или пассажиров.
К счастью, ученые близки к определению золотой середины: заранее выверенные траектории могут минимизировать потребность в массивных парашютах или гигантских баках с дополнительным топливом для старта ракет системы спуска. Чтобы осуществить это, космический аппарат должен нырнуть вниз, а затем повернуть нос в нужное время, чтобы пролететь над марсианской поверхностью на небольшой высоте.
По словам Патнема, когда космический аппарат достигает гиперзвуковой скорости, перед запуском ракетных двигателей создается некоторый подъем, который можно использовать для управления аппаратом. Если мы неравномерно переместим центр тяжести, чтобы корабль был тяжелее с одной стороны, 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.
«Это позволит кораблю провести больше времени на низком уровне, где плотность атмосферы выше, что, в свою очередь, увеличит сопротивление, уменьшая количество энергии за счет двигателей системы спуска», — объясняет ученый.
