Segelflugzeug für den Mars

Aber warum?

Eine dringende kurz- und mittelfristige Aufgabe für die Astronautik ist die Lieferung einer Nutzlast an den Mars (vorzugsweise mit einer Genauigkeit von Hunderten und Dutzenden von Metern). Rover, Roboterstationen, Drohnen, Kolonisten. Und diese Aufgabe wurde bereits wiederholt gelöst und unter aktiver Nutzung der verdünnten Marsatmosphäre, aber die Abmessungen der Dispersionsellipsen für traditionelle Fahrzeuge mit Kapselabstieg liegen immer noch in der Größenordnung von zehn km (für Ausdauer - 7,7 km * 6,6 km) )





Anhand der Beispiele der AEOLUS- Mission, die in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts vorgeschlagen wurden und bereits in unserer Zeit entstanden sind, zeigt SpaceX "Starship" heute die Möglichkeiten des aerodynamischen Manövrierens in der Marsatmosphäre und die Merkmale der schwächeren Schwerkraft und der schwachen Atmosphäre Der Mars wirkt sich auf das Erscheinungsbild des Raumfahrzeugs aus. Es wurde für Flugmanöver und kontrollierten Hyperschallflug in der Marsatmosphäre entwickelt.





Merkmale der Atmosphäre

Erstens ist die Marsatmosphäre viel weniger dicht als die der Erde. Aber auch auf der Erde beginnt die aerodynamische Verzögerung in einer Höhe von ~ 80 km, wo die Luftdichte nur 0,00002 kg / m 3 beträgt (im Hochgeschwindigkeitskopf gewinnt die quadratische Geschwindigkeit die Dichte).





Wenn wir das Modell der Marsatmosphäre verwenden, das vom Glenn Center der NASA vorgestellt wird , dann:





  1. Es kann ein Korridor von ~ 15 - 45 km unterschieden werden, wobei die Dichten dem "terrestrischen" Korridor der aerodynamischen Bremsung von ~ 40 - 60 km entsprechen





  2. Die Dichte der Atmosphäre in einem Brunnen mit schwächerer Schwerkraft nimmt mit der Höhe nicht so schnell ab, die Marsatmosphäre ist in der Tat zum Bremsen aus parabolischen Geschwindigkeiten geeignet





  3. In der Anfangsphase der Luftbremsung können Sie versuchen, mit negativem Auftrieb zu fliegen, um die schwache Schwerkraft des Mars auszugleichen.





Der interessanteste Fall ist das Aerobraking am Scheitelpunkt der Übergangstrajektorie "Homan".





Höhe des Eintritts in die obere Atmosphäre: 125 km;





Geschwindigkeit: 6,1 - 7 km / s;





Abstiegswinkel: 10 - 15 Grad.





AEOLUS

AEOLUS 90- XX NASA .





Schematische Darstellung der AEOLUS-Mission.  Wetterstationen und Mini-Rover werden während des gesamten Fluges vom aktiv manövrierenden Segelflugzeug abgeworfen.
AEOLUS. -

" " , -" " .





Miniatur-Rover (5 kg, 40 cm * 20 cm), geliefert von AEOLUS in einem stoßdämpfenden Behälter
(5 , 40 * 20 ) , AEOLUS
.
AEOLUS    (      ),    ,
AEOLUS ( ), ,
 AEOLUS.
AEOLUS.
SWERVE -  AEOLUS     SANDIA
SWERVE - AEOLUS SANDIA

! AEOLUS- - SWERVE, , , . () ~ 30 - 40 , / ( ) (~ 100 ) .





Pershing-2.





-2.   ,        .   SWERVE
-2. , . SWERVE

"" , SANDIA NASA. , AEOLUS (~ 12000 ) . , .





AEOLUS
 AEOLUS,
AEOLUS,
  AEOLUS
AEOLUS

, ( 5,5) (~ 2,1 - 2,2) (~ 0,09 - 0,12). AEOLUS ~ 6360 / 2. 1900 .





- AEOLUS , , , . ( "" )





AEOLUS

AEOLUS-
    
  -     25g   90-
- 25g 90-
Planung von AEOLUS in der Marsatmosphäre.  Es war nicht möglich, eine Steuerung aufzunehmen, die gleichzeitig die parabolische Geschwindigkeit löscht und uns ohne "Sprung" in einen Höhenkorridor von 20 km versetzt, aber eine Reichweite von 10860 km wurde realisiert
AEOLUS . , 20 "" , 10860

- .





- AEOLUS ( 20 ). ,





"-", , .





STARSHIP

Raumschiff bremst mit einem Bauch über den Strom.  Everydayastronaut.com Materialien
, . everydayastronaut.com

AELOUS - , . Starship, 5- . .





Starship
Modell "Starship" vor dem Hintergrund von Schiedsrichtern aus Neopork
"" Neopork
Aerodynamische Qualität des Raumschiffs für niedrige (max. 4) und hohe (max. 20) Geschwindigkeiten
( 4) ( 20)

Starship AEOLUS. - - , . - - ( ).





Starship (1,62), ( 2625 /2).





(~ 17 )





, 75 ( , "" ).





Das Bremsen des "volumetrischen" Raumschiffs beginnt viel früher als bei AEOLUS ab ~ 70 km.  Die Überlast überschreitet 4 "g" nicht.
"" AEOLUS, ~ 70 . 4 "g".
Die gesamte Flugbahn des Raumschiffs vom Eintritt in die Marsatmosphäre bis zur Landung





, . - 9270 , - 630 .





AEOLUS Starship
Vergleich des seitlichen Manövers Die blaue Linie ist die Reichweite des Raumschiffs, die rote Linie ist AEOLUS
- "", - AEOLUS

number crunching













  1. ( ) , - ( , 25 "" 10 )





  2. , ,





  3. "" - ,





  4. -





  5. Node.js - Rocket Science





Nur für den Fall - die vorherigen Hinweise zum Programm zur Berechnung von Flugbahnen und zum Programm zur Berechnung der Aerodynamik . Links zu den entsprechenden Repositorys sind beigefügt








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