Es ist das Ziel vieler Menschen auf der ganzen Welt, Menschen auf der Marsoberfläche zu sehen. Um dieses Ziel zu erreichen Wissenschaftler aus aller Welt arbeiten hart, entwickeln Technologie und denken über mögliche Probleme nach.
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Menschen zum Mars zu schicken wird nicht einfach sein und so Elon Musk hat angegeben, dass es auch sehr gefährlich ist. Bevor wir uns jedoch mit Fragen wie der Suche nach Nahrung und Wasser befassen, muss noch ein Raumschiff auf der Oberfläche des roten Planeten landen.
Dies war das Problem, das in einer kürzlich durchgeführten Studie von Forschern aus dem Abteilung für Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign .
Gleichgewicht zwischen Masse und Kraft finden
Bis heute ist das schwerste Fahrzeug, das Kontakt mit dem Mars aufnehmen kann, das Curiosity Rover mit einem Gewicht von 1 Tonne; zukünftige Missionen liegen wahrscheinlich eher im Bereich von 5 bis 20 Tonnen. Zu wissen, wie mehr Masse sicher auf dem Mars landen kann, ist für jede zukünftige Marsmission von entscheidender Bedeutung.
In der Vergangenheit wird ein Raumfahrzeug, wenn es in die Marsatmosphäre eintritt, durch Auslösen eines Fallschirms von seiner Überschallgeschwindigkeit abgebremst. Dies wird dann durch Raketentriebwerke oder Airbags ergänzt, die ihm helfen, mit der richtigen Geschwindigkeit und dem richtigen Winkel zu manövrierenLandung.
"Leider lassen sich Fallschirmsysteme mit zunehmender Fahrzeugmasse nicht gut skalieren. Die neue Idee besteht darin, den Fallschirm zu beseitigen und größere Raketentriebwerke für den Abstieg zu verwenden." sagte Zach Putnam, Assistenzprofessor am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der Universität von Illinois in Urbana-Champaign.
Bestehende Techniken werden nicht skaliert
Die derzeitige Methode beinhaltet viel Treibmittelverbrauch, was die Fahrzeugmasse erhöht. Eine erhöhte Fahrzeugmasse führt zu einem teureren Fahrzeug sowie zu dem Risiko, dass es die derzeitigen Startfähigkeiten übersteigt. Mehr Treibmittel würde auch die Nutzlast für Menschen oder Menschen beeinträchtigenWissenschaftliche Ausrüstung.
"Wenn ein Fahrzeug im Überschallflug fliegt, bevor die Raketentriebwerke abgefeuert werden, wird ein gewisser Auftrieb erzeugt, und wir können diesen Auftrieb zum Lenken verwenden", Putnam. sagte.
"Wenn wir den Schwerpunkt so verschieben, dass er nicht gleichmäßig verpackt, sondern auf einer Seite schwerer ist, fliegt er in einem anderen Winkel."
Die neue Studie untersucht Möglichkeiten, um das Druckungleichgewicht zwischen Ober- und Unterseite eines Fahrzeugs auszunutzen und den Fahrzeuglift zum Lenken des Fahrzeugs zu verwenden. "Wir haben eine gewisse Kontrollbefugnis beim Ein- und Abstieg sowie bei der Landung- das ist die Fähigkeit zu steuern ", sagte Putnam.
"Hyperschall kann das Fahrzeug mit dem Lift lenken. Sobald die Abstiegsmotoren gezündet sind, haben die Motoren eine bestimmte Menge Treibmittel. Sie können Motoren so abfeuern, dass Sie sehr genau landen, Sie können die Genauigkeit und Verwendung vergessenalles, um das größtmögliche Raumschiff zu landen, oder Sie können ein Gleichgewicht dazwischen finden. “
"Die Frage ist, wenn wir wissen, dass wir die Abstiegsmotoren beispielsweise bei Mach 3 anzünden werden, wie wir das Fahrzeug im Hyperschallbereich aerodynamisch steuern sollen, damit wir die minimale Menge an Treibmittel verwenden und die Masse maximierenvon der Nutzlast, die wir landen können? "
"Um die Menge an Masse zu maximieren, die wir auf der Oberfläche landen können, ist die Höhe, in der Sie Ihre Abstiegsmotoren zünden, wichtig, aber auch der Winkel, den Ihr Geschwindigkeitsvektor zum Horizont bildet - wie steil Sie einfahren."Putnam erklärt .
Die Studie hat gezeigt, wie der Auftriebsvektor mit optimalen Steuerungstechniken optimal genutzt werden kann. In der Studie wird untersucht, wie diese Ideen für eine Reihe von interplanetaren Lieferbedingungen und Fahrzeugeigenschaften verwendet werden können.
"Es stellt sich heraus, dass es treibstoffoptimal ist, mit dem Auftriebsvektor nach unten in die Atmosphäre zu gelangen, damit das Fahrzeug taucht. Schalten Sie dann im richtigen Moment, basierend auf Zeit oder Geschwindigkeit, auf Anheben um, damit das Fahrzeug ausfährtund fliegt in geringer Höhe entlang, "Putnam sagte .
"Dadurch kann das Fahrzeug mehr Zeit mit Tiefflug verbringen, wenn die atmosphärische Dichte höher ist. Dies erhöht den Luftwiderstand und verringert die Energiemenge, die von den Abstiegsmotoren entfernt werden muss."