Вход в атмосферу Марса - Mars atmospheric entry

НАСА Любопытство марсоход и его парашют были замечены НАСА Марсианский разведывательный орбитальный аппарат когда зонд спустился на поверхность. 6 августа 2012 г.
Видео захода ступени для посадки на Марс (2012, НАСА)

Вход в атмосферу Марса это Вход в атмосфера Марса. Вход с высокой скоростью в марсианский воздух создает CO.2-N2 плазма, в отличие от O2-N2 для земного воздуха.[1] На вход на Марс влияет излучение горячего CO.2 газ и марсианская пыль висели в воздухе.[2] Режимы полета для систем входа, снижения и посадки включают в себя авиационный, гиперзвуковой, сверхзвуковой и дозвуковой.[3]

Обзор

Системы тепловой защиты и атмосферное трение исторически использовались для уменьшения большей части кинетическая энергия которые необходимо потерять перед приземлением, с парашюты а иногда и последний кусочек ретропульсия используется при финальной посадке. Высотная высокоскоростная ретропульсия исследуются будущие транспортные полеты с более тяжелыми грузами.

Например, Марс-следопыт поступил в 1997 году.[4] Примерно за 30 минут до входа этап круиза и входная капсула разделились.[4] Когда капсула ударилась в атмосферу, она снизилась с примерно 7,3 км / с до 0,4 км / с (от 16330 до 900 миль в час) за три минуты.[4] При спуске парашют раскрылся, чтобы замедлить его еще больше, и вскоре после этого был снят тепловой экран.[4] Во время входа на Землю был передан сигнал, в том числе семафор сигналы для важных событий.[4]

Сравнение высоты (ось y) и скорости (ось x) различных марсоходов
Парашют Посадочный модуль Феникс открываются, когда он спускается в марсианской атмосфере. Это фото было сделано Марсианский разведывательный орбитальный аппарат с HiRISE
Тепловой экран MSL

Список космических аппаратов

Выброшенный тепловой экран MER-B на поверхности Марса.

Некоторые примеры космических кораблей, которые пытались приземлиться на поверхность Марса:

Технологии

НАСА тепловое изображение Испытание на управляемом спуске SpaceX из Сокол 9 первая ступень от разделения ступеней и далее, на 21 сентября 2014 г.. Включает кадры «полета с двигателем через режим ретропульсивного движения Марса», начало в 1:20 видео.

Развертываемый замедлитель, такой как парашют, может замедлить космический корабль после теплового экрана.[5] Обычно использовался парашют Disk-Gap-Band, но другая возможность - это буксируемые или прикрепленные надувные устройства входа.[5] Надувные типы включают сфера с забором, слеза с забором, изотензоид, тор, или же конус напряжения и прикрепленные типы включают изотензоид, конус напряжения, и сложенный тороид затупленный конус.[5] Исследователи эпохи Программы Викинг были настоящими пионерами этой технологии, и разработку пришлось возобновить после десятилетий забвения.[5] Эти последние исследования показали, что конус напряжения, изотензоид, и сложенный тор могут быть лучшими типами для преследования.[5]

Финляндия с MetNet зонд может использовать расширяемый экран входа, если он отправлен.[6] Марсианский воздух также можно использовать для аэродинамическое торможение к орбитальной скорости (воздушный захват ), а не спуск и посадка.[1] Еще одна концепция снижения скорости - сверхзвуковая ретро-двигательная установка.[7]

НАСА проводит исследования по технологиям ретропульсивного замедления с целью разработки новых подходов к входу в атмосферу Марса. Ключевой проблемой пропульсивных технологий является решение проблем потока жидкости и контроль отношения спускаемого аппарата на сверхзвуковой ретропульсивной фазе входа и торможения. В частности, НАСА проводит тепловидение исследования сбора данных инфракрасным датчиком SpaceX ракеты-носители с управляемым спуском которые в настоящее время, по состоянию на 2014 год, в процессе.[8]Исследовательская группа особенно заинтересована в диапазоне высот 70–40 км (43–25 миль) при "ожоге при входе" SpaceX во время испытаний входа на Землю Falcon 9, поскольку это "полет с двигателем через режим ретропульсии, соответствующий Марсу. "моделирующий условия входа и спуска на Марс,[9] хотя SpaceX, конечно, интересует также окончательное сгорание двигателя и более низкая скорость ретропульсивная посадка а также, поскольку это критически важная технология для их многоразовый бустер программа развития которые они надеются использовать для высадки на Марс в 2020-х годах.[10][11]

Примеры

Марсианская научная лаборатория

Следующие данные были собраны Марсианская научная лаборатория бригада входа, спуска и высадки на Лаборатория реактивного движения НАСА. Он предоставляет график критических событий миссии, которые произошли вечером 5 августа по тихоокеанскому времени (начало 6 августа по восточному поясному времени).[12]

МероприятиеВремя возникновения события в Марс (Тихоокеанское летнее время )Время, когда событие произошло земной шар (ТИХООКЕАНСКОЕ ЛЕТНЕЕ ВРЕМЯ)
Вход в атмосферу10: 10: 45,7 вечера10:24:33 PM
Развертывание парашюта10: 15: 16.910: 28: 53.0 PM
Разделение теплового экрана10: 15: 24,6 вечера10: 29: 12.7 PM
Ровер спускается с помощью небесного крана10: 17: 38,6 вечера10: 31: 26.7 PM
Приземление10: 17: 57,3 PM10: 31: 45.4 PM

675608main edl20120809-full.jpg

Команда Curiosity EDL публикует график основных этапов миссии (изображенных в концепции этого художника), связанных с посадкой марсохода.

Марсовый следопыт EDL

Иллюстрация входа в атмосферу Марса в 1990-е годы


Идентификация посадочной площадки

Концепт-арт концепции посадочного модуля на Марс по мере его приближения к поверхности, иллюстрирующий, насколько важно определить безопасное место для посадки.[13]

На вставленных кадрах показано, как система визуализации спускаемого аппарата выявляет опасности (НАСА, 1990).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б J. Louriero и др. - Исследование входа в атмосферу в Центре физики плазмы В архиве 2011-01-20 на Wayback Machine
  2. ^ Haberle, Robert M .; Houben, Howard C .; Гертенштейн, Рольф; Хердтл, Томас (1993). «Модель пограничного слоя Марса: сравнение с посадочным устройством« Викинг »и данными входа». Журнал атмосферных наук. 50 (11): 1544–1559. Дои:10.1175 / 1520-0469 (1993) 050 <1544: ABLMFM> 2.0.CO; 2. ISSN  0022-4928.
  3. ^ Разработка сверхзвуковой ретро-двигательной установки для будущих систем входа, спуска и посадки на Марс В архиве 2012-02-27 в Wayback Machine (.pdf)]
  4. ^ а б c d е Стратегия входа в атмосферу Mars Pathfinder - НАСА
  5. ^ а б c d е Б. П. Смит и др. - Исторический обзор развития технологии надувных аэродинамических замедлителей В архиве 2012-04-24 в Wayback Machine
  6. ^ MetNet EDLS[постоянная мертвая ссылка ]
  7. ^ Хоппи Прайс - Строгие человеческие миссии на Марс (2009) - Лаборатория реактивного движения
  8. ^ Морринг, Фрэнк младший (2014-10-16). «НАСА и SpaceX обмениваются данными о сверхзвуковой ретропульсии: сделка по обмену данными поможет SpaceX приземлить Falcon 9 на Земле, а НАСА отправит людей на Марс». Авиационная неделя. Получено 2014-10-18. требования к возврату первой ступени здесь, на Земле, двигательным путем, а затем ... требования для посадки тяжелых грузов на Марс, есть область, где они пересекаются - находятся прямо друг над другом ... Если вы начнете с ракета-носитель, и вы хотите сбить ее контролируемым образом, вы в конечном итоге будете использовать эту двигательную установку в сверхзвуковом режиме на нужных высотах, чтобы создать условия, соответствующие Марсу.
  9. ^ «Данные о спуске новых коммерческих ракет могут помочь НАСА в будущих посадках на Марс, № 14-287». НАСА. 2014-10-17. Получено 2014-10-19.
  10. ^ Илон Маск (29 сентября 2017 г.). Превращение в многопланетный вид (видео). 68-е ежегодное собрание Международного астронавтического конгресса в Аделаиде, Австралия: SpaceX. Получено 2018-01-02 - через YouTube.CS1 maint: location (связь)
  11. ^ Дент, Стив (29 сентября 2017 г.). «Мечта Илона Маска о Марсе основана на гигантской новой ракете». Engadget. Получено 2018-01-02.
  12. ^ НАСА - Хронология вехи миссии во время приземления Curiosity
  13. ^ "Разведочные изображения S91-25383". НАСА. Февраль 1991 г.

дальнейшее чтение