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Ungeschraubte Missionen zum Mars erfordern eine neue Landestrategie, heißt es in einer Studie

Ungeschraubte Missionen zum Mars erfordern eine neue Landestrategie, heißt es in einer Studie

Es ist das Ziel vieler Menschen auf der ganzen Welt, Menschen auf der Marsoberfläche zu sehen. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten Wissenschaftler aus aller Welt hart, entwickeln Technologien und denken über mögliche Probleme nach.

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Menschen zum Mars zu schicken wird nicht einfach sein und wie Elon Musk erklärt hat, ist es auch sehr gefährlich. Bevor wir uns jedoch mit Fragen wie der Suche nach Nahrung und Wasser befassen, müssen wir sogar ein Raumschiff auf der Oberfläche des roten Planeten landen.

Dieses Problem wurde kürzlich in einer Studie von Forschern des Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik der Universität von Illinois in Urbana-Champaign angegangen.

Ein Gleichgewicht zwischen Masse und Macht finden

Bis heute ist der Curiosity Rover mit einem Gewicht von 1 Tonne das schwerste Fahrzeug, um Kontakt mit dem Mars aufzunehmen. Zukünftige Missionen dürften eher im Bereich von 5 bis 20 Tonnen liegen. Zu wissen, wie man mehr Masse sicher auf dem Mars landet, 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 verlangsamt. Dies wird dann durch Raketentriebwerke oder Airbags ergänzt, die ihm helfen, mit der richtigen Geschwindigkeit und dem richtigen Winkel für eine reibungslose Landung zu manövrieren.

"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 Department of Aerospace Engineering der University of Illinois in Urbana -Kampagne.

Bestehende Techniken lassen sich nicht skalieren

Das derzeitige Verfahren beinhaltet viel Treibmittelverbrauch, was zur Fahrzeugmasse beiträgt. 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 wissenschaftliche Geräte beeinträchtigen.

"Wenn ein Fahrzeug im Überschallflug fliegt, bevor die Raketentriebwerke abgefeuert werden, wird ein gewisser Auftrieb erzeugt, und wir können diesen Auftrieb zum Lenken verwenden", sagte Putnam.

"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 Forschung 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 heißt, 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 vergessen und alles verwenden 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 des Treibmittels maximieren." 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", erklärte Putnam .

Die Studie hat gezeigt, wie der Auftriebsvektor mit optimalen Steuerungstechniken optimal genutzt werden kann. Die Studie 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 ausfährt und fliegt in geringer Höhe ", sagte Putnam.

"Dadurch kann das Fahrzeug mehr Zeit damit verbringen, tief zu fliegen, wenn die atmosphärische Dichte höher ist. Dies erhöht den Luftwiderstand und verringert die Energiemenge, die von den Abstiegsmotoren entfernt werden muss."


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