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Las misiones sin tripulación a Marte requieren una nueva estrategia de aterrizaje, según un estudio

Las misiones sin tripulación a Marte requieren una nueva estrategia de aterrizaje, según un estudio

El objetivo de muchas personas en todo el mundo es ver humanos en la superficie de Marte. Para lograr ese objetivo, los científicos de todo el mundo están trabajando duro, desarrollando tecnología y pensando en problemas potenciales.

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Enviar humanos a Marte no será fácil y, como ha dicho Elon Musk, también es muy peligroso. Pero antes de abordar cuestiones como encontrar comida y agua, llega la tarea de incluso aterrizar una nave espacial en la superficie del planeta rojo.

Este fue el problema abordado en un estudio reciente realizado por investigadores del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Encontrar un equilibrio entre masa y potencia

Hasta la fecha, el vehículo más pesado en hacer contacto con Marte es el Curiosity Rover que pesa 1 tonelada métrica; Es probable que la misión futura sea más en el rango de 5 a 20 toneladas. Saber cómo aterrizar más masa en Marte de forma segura es fundamental para cualquier misión futura a Marte.

En el pasado, cuando un vehículo espacial entraba en la atmósfera de Marte, su velocidad supersónica se desaceleraba al desplegar un paracaídas, esto luego se incrementaba con motores de cohetes o bolsas de aire que lo ayudaban a maniobrar a la velocidad y ángulo correctos para un aterrizaje suave.

"Desafortunadamente, los sistemas de paracaídas no escalan bien al aumentar la masa del vehículo. La nueva idea es eliminar el paracaídas y usar motores de cohetes más grandes para el descenso", dijo Zach Putnam, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Illinois en Urbana. -Campaña.

Las técnicas existentes no se amplían

El método actual implica un gran uso de propulsor que se suma a la masa del vehículo. El aumento de la masa del vehículo da como resultado un vehículo más caro, así como el riesgo de que supere las capacidades de lanzamiento actuales. Más propulsor también restaría valor a la oportunidad de carga útil para humanos o equipos científicos.

"Cuando un vehículo vuela hipersónicamente, antes de que se enciendan los motores de los cohetes, se genera algo de sustentación y podemos usar esa sustentación para dirigir", dijo Putnam.

"Si movemos el centro de gravedad para que no esté empaquetado uniformemente, sino más pesado en un lado, volará en un ángulo diferente".

La nueva investigación busca formas de aprovechar el desequilibrio de presión entre la parte superior e inferior de un vehículo y utilizar el elevador del vehículo para ayudar a dirigir el vehículo. "Tenemos cierta autoridad de control durante la entrada, el descenso y el aterrizaje, es decir, la capacidad de conducir", dijo Putnam.

"Hipersónicamente, el vehículo puede usar la elevación para girar. Una vez que se encienden los motores de descenso, los motores tienen una cierta cantidad de propulsor. Puede encender los camiones de tal manera que aterrice con mucha precisión, puede olvidarse de la precisión y usarlo todo para aterrizar la nave espacial más grande posible, o puede encontrar un equilibrio en el medio ".

"La pregunta es, si sabemos que vamos a encender los motores de descenso a, digamos, Mach 3, ¿cómo debemos dirigir el vehículo aerodinámicamente en el régimen hipersónico para que usemos la cantidad mínima de propulsor y maximicemos la masa del carga útil que podemos aterrizar? "

"Para maximizar la cantidad de masa que podemos aterrizar en la superficie, la altitud a la que enciendes los motores de descenso es importante, pero también el ángulo que forma tu vector de velocidad con el horizonte, lo empinado que estás entrando", explicó Putnam. .

El estudio ha demostrado cómo hacer el mejor uso del vector de elevación con técnicas de control óptimas. El estudio explora cómo se pueden utilizar estas ideas en una variedad de condiciones de entrega interplanetaria y propiedades del vehículo.

"Resulta que es óptimo para el propulsor entrar en la atmósfera con el vector de elevación apuntando hacia abajo, de modo que el vehículo se sumerja. Luego, en el momento justo según el tiempo o la velocidad, cambie para elevar, de modo que el vehículo salga y vuele a baja altura ", dijo Putnam.

"Esto permite que el vehículo pase más tiempo volando bajo donde la densidad atmosférica es mayor. Esto aumenta la resistencia, reduciendo la cantidad de energía que deben eliminar los motores de descenso".


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