Бележка на редактора: Тази публикация на гостите е написана от Анди Томасуик, електротехник, който следва космическата наука и технологии.
Една от най-трудните технически задачи на всички бъдещи командировани мисии до Марс е да се качат астронавтите безопасно на земята. Комбинацията от високата скорост, необходима за кратко пътуване в космоса, и много по-леката марсианска атмосфера създава проблем с аеродинамиката, който досега е решен само за роботизирани космически кораби. Ако някой ден ще обикаля прашната повърхност на Марс, първо ще трябва да разработим по-добри технологии за слизане и кацане (EDL) за влизане.
Тези технологии са част от неотдавнашна среща на Лунния планетарен институт (LPI), Концепцията и подходите за проучване на Марс, проведена 12-14 юни в Хюстън, която се съсредоточи върху най-новия напредък в технологиите, които биха могли да разрешат проблема с EDL.
От множеството технологии, които бяха представени на срещата, повечето изглежда включват многостепенна система, включваща няколко различни стратегии. Различните технологии, които ще запълнят тези нива, отчасти зависят от мисията и всички те все още се нуждаят от повече тестове. Три от най-обсъжданите бяха хиперзвукови надуваеми аеродинамични делератори (HIAD), свръхзвуково ретро задвижване (SRP) и различни форми на аеробракинг.
HIAD по същество са големи топлинни екрани, често се срещат много видове капсула за пилотиране, използвана през последните 50 години на космически полет. Те работят, като използват голяма повърхност, за да създадат достатъчно влачене през атмосферата на планета, за да забавят пътуващия кораб до разумна скорост. Тъй като тази стратегия работи толкова добре на Земята от години, е естествено технологията да бъде преведена на Марс. Все пак има проблем с превода.
HIAD разчитат на съпротивлението на въздуха за способността му да намалява скоростта на плавателния съд. Тъй като Марс има много по-тънка атмосфера от Земята, тази съпротива не е почти толкова ефективна при забавяне на повторното влизане. Поради този спад на ефективността, HIAD се считат за използване само с други технологии. Тъй като се използва и като топлинен щит, той трябва да бъде прикрепен към кораба в началото на повторното въвеждане, когато триенето на въздуха причинява масивно нагряване на някои повърхности. След като автомобилът се забави до скорост, при която отоплението вече не е проблем, HIAD се освобождава, за да може другите технологии да поемат останалата част от спирачния процес.
Една от тези други технологии е SRP. В много схеми, след освобождаването на HIAD, SRP става главно отговорен за забавянето на занаята. SRP е типът технология за кацане, често срещана в научната фантастика. Общата идея е много проста. Същите типове двигатели, които ускоряват космическия кораб, за да избягат от скоростта на Земята, могат да бъдат обърнати и използвани за спиране на тази скорост при достигане на дестинация. За да забавите кораба надолу, или преобърнете оригиналните ракетни усилватели наоколо при повторно напускане, или проектирайте насочени напред ракети, които ще се използват само при кацане. Химическата ракетна технология, необходима за тази стратегия, вече е добре разбрана, но ракетните двигатели работят по различен начин, когато пътуват със свръхзвукови скорости. Трябва да се направят повече тестове, за да се проектират двигатели, които могат да се справят със напреженията при такива скорости. SRP използват и гориво, от което корабът ще трябва да измине цялото разстояние до Марс, което прави пътуването му по-скъпо. SRPs на повечето стратегии също се премахват в определен момент по време на спускането. Отслабването с тежестта и трудността на контролирано спускане, докато следвате стълб на пламъка до площадка за кацане, помагат да се стигне до това решение.
След като усилвателите на SRP отпаднат, в повечето проекти технологията на аеробракинг ще поеме. Често обсъждана технология на конференцията беше балута, комбиниран балон и парашут. Идеята, която стои зад тази технология, е да улови въздуха, който се втурва покрай кацащия кораб и да го използва за запълване на балут, който е привързан към плавателния съд. Сгъстяването на въздуха, нахлуващ в балутата, би довело до нагряване на газ, което всъщност създава балон с горещ въздух, който ще има подобни свойства за повдигане на тези, използвани на Земята. Ако приемем, че достатъчно количество въздух се влива в балута, това би могло да осигури последното ускорение, необходимо за леко спускане на кацащия кораб на повърхността на Марсиан, с минимален стрес върху полезния товар. Въпреки това, общата сума, която тази технология би забавила плавателния съд, зависи от количеството въздух, което би могло да вкара в структурата си. С повече въздух идват по-големи балути и повече натоварвания върху материала, от който е направена балутата. При тези съображения той не се разглежда като самостоятелна EDL технология.
Тези стратегии едва надраскват повърхността на предложените методи за EDL, които биха могли да бъдат използвани от човешка мисия до Марс. Любопитство, най-новият роувър скоро ще кацне на Марс, използва няколко, включително уникална форма на SRP, известна като Sky Crane. Резултатите от неговите системи ще помогнат на учени като тези на конференцията на LPI да определят какъв набор от технологии за EDL ще бъде най-ефективен за всички бъдещи човешки мисии до Марс.
Надпис на оловно изображение: Концепцията на художника за хиперзвуков надуваем аеродинамичен ускорител, забавящ навлизането на атмосферата в космически кораб. Кредит: НАСА
Надпис на второ изображение: Свръхзвукови самолети се изстрелват напред от космически кораб, за да намалят скоростта на превозното средство по време на влизане в атмосферата на Марсиан преди разгръщането на парашута. Изображението е от научната лаборатория на Марс 12 с 4 свръхзвукови ретропропулсивни струи. Кредит: НАСА
Източник: LPI концепция и подходи за проучване на Марс
