Идет разработка стратегии посадки на Марс аппаратов большой массы

Самым тяжелым аппаратом, совершившим успешную посадку на Марсе на данный момент является ровер Curiosity, имеющий массу около одной тонны. Отправка более амбициозных роботизированных миссий к поверхности Красной планеты - а также в конечном счете пилотируемых миссий - будет предполагать большую массу полезной нагрузки, находящуюся в диапазоне от 5 до 20 тонн. Чтобы произвести посадку таких тяжелых аппаратов, необходимо предварительно тщательно разработать посадочную стратегию. Именно это стало целью нового исследования.

Обычно, когда космический аппарат входит в марсианскую атмосферу на сверхзвуковой скорости, составляющей более 30 махов, он быстро замедляется, раскрывает парашют для еще более эффективного торможения, а затем использует ракетные двигатели или наполненные воздухом демпферные подушки для завершения посадки.

«К сожалению, парашютные системы плохо масштабируются вверх по размеру с увеличением массы посадочного аппарата. Новая идея состоит в отказе от использования парашюта в пользу более мощных ракетных двигателей для торможения», - сказал один из авторов работы Зак Путнам (Zach Putnam), ассистент-профессор кафедры авиакосмического инжиниринга Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, США.

Проблема с использованием тормозных ракетных двигателей состоит в необходимости доставки на Марс дополнительной массы, которая не относится к полезной нагрузке.

Предложение Путнама и его коллег состоит в смещении центра тяжести аппарата при посадке. Сначала посадка производится вертикально, что обеспечивает на первом этапе максимальное торможение, а затем при снижении скорости до определенной величины изменение центра тяжести аппарата меняет угол вектора его скорости, и дальнейшая посадка протекает под углом к поверхности, значительно отличающимся от прямого угла. Это позволяет максимизировать эффективность торможения в наиболее низких, плотных слоях атмосферы планеты и снизить количество топлива, необходимого для ракетных двигателей при больших массах посадочных аппаратов, показывает Путнам в своей работе.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Spacecraft and Rockets; главный автор Кристофер Дж. Лоренц (Christopher G. Lorenz).