Технологии посадки на Марс

И прочий транспорт будущего
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Технологии посадки на Марс

Post by MaxSt »

http://www.universetoday.com/2007/07/17 ... ed-planet/

The Mars Landing Approach: Getting Large Payloads to the Surface of the Red Planet


Nobody knows how to do it.

Surprised? Most people are, says Rob Manning the Chief Engineer for the Mars Exploration Directorate and presently the only person who has led teams to land three robotic spacecraft successfully on the surface of Mars. "It turns out that most people aren't aware of this problem and very few have worried about the details of how you get something very heavy safely to the surface of Mars," said Manning.
...

But what about airbags, parachutes, or thrusters that have been used on the previous successful robotic Mars missions, or a lifting body vehicle similar to the space shuttle? None of those will work, either on their own or in combination, to land payloads of one metric ton and beyond on Mars.
...

The major conclusion that came from the session was that no one has yet figured out how to safely get large masses from speeds of entry and orbit down to the surface of Mars. "We call it the Supersonic Transition Problem," said Manning. "Unique to Mars, there is a velocity-altitude gap below Mach 5. The gap is between the delivery capability of large entry systems at Mars and the capability of super-and sub-sonic decelerator technologies to get below the speed of sound."

Plainly put, with our current capabilities, a large, heavy vehicle, streaking through Mars' thin, volatile atmosphere only has about ninety seconds to slow from Mach 5 to under Mach 1, change and re-orient itself from a being a spacecraft to a lander, deploy parachutes to slow down further, then use thrusters to translate to the landing site and finally, gently touch down.
...

The air is so thin that a heavy vehicle like a CEV will basically plummet to the surface; there's not enough air resistance to slow it down sufficiently. Parachutes can only be opened at speeds less than Mach 2, and a heavy spacecraft on Mars would never go that slow by using just a heat shield. "And there are no parachutes that you could use to slow this vehicle down," said Manning. "That's it. You can't land a CEV on Mars unless you don't mind it being a crater on the surface."
...

Supersonic parachute experts have concluded that to sufficiently slow a large shuttle-type vehicle on Mars and reach the ground at reasonable speeds would require a parachute one hundred meters in diameter. "That's a good fraction of the Rose Bowl. That's huge," said Manning. "We believe there's no way to make a 100-meter parachute that can be opened safely supersonically, not to mention the time it takes to inflate something that large. You'd be on the ground before it was fully inflated. It would not be a good outcome."


В общем, получается, что технологий посадки на Марс больших, тяжелых аппаратов просто не существует. Пока.
War does not determine who is right - only who is left.
User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 63430
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Post by Flash-04 »

да, Марс - не Луна :?
User avatar
ABK
Уже с Приветом
Posts: 1782
Joined: 23 Dec 2005 18:53
Location: Portland, OR

Post by ABK »

Как же так, Роскосмосе или Энергии говорили, что все уже знают, все спроектировано, хоть сейчас лети, только деньги на постройку давай. :pain1:
Alex555
Уже с Приветом
Posts: 2342
Joined: 03 Aug 2005 19:33

Post by Alex555 »

Принципиальных проблем нет.
Я в какомто из НАСА центров видел макет марсианского пилотируемого СА.
Большая галоша, внутри которой сам аппарат. На глаз, площадь "галоши" больше апарата раз в 5. Имеет некое аэродинамическое качество.
Еще можно чето навроде зонтика. Перегрузкой управлять путем частичного раскрытия\закрытия (надувания)
User avatar
ABK
Уже с Приветом
Posts: 1782
Joined: 23 Dec 2005 18:53
Location: Portland, OR

Post by ABK »

Видать Rob Manning the Chief Engineer for the Mars Exploration Directorate калоши не видал, коль говорит что принципиальные проблемы есть. А может калоша была предназначена для чего-нибудь не слишком тяжелого
Alex555
Уже с Приветом
Posts: 2342
Joined: 03 Aug 2005 19:33

Post by Alex555 »

ABK wrote:Видать Rob Manning the Chief Engineer for the Mars Exploration Directorate калоши не видал, коль говорит что принципиальные проблемы есть. А может калоша была предназначена для чего-нибудь не слишком тяжелого


Это журналист так говорит.
Всегда можно сесть просто на движках. Как на Луну.
User avatar
Иоп
Уже с Приветом
Posts: 8832
Joined: 18 Feb 2005 08:00
Location: Yekaterinburg --> Toronto

Post by Иоп »

Alex555 wrote:Всегда можно сесть просто на движках. Как на Луну.

Это сложно - орбитальная скорость на Марса что-то около 3км/с, значит нужен большой запас топлива, следовательно, стартовая масса будет очень большой.
User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 63430
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Post by Flash-04 »

Alex555 wrote:Это журналист так говорит.
Всегда можно сесть просто на движках. Как на Луну.

а на Землю можно?
Alex555
Уже с Приветом
Posts: 2342
Joined: 03 Aug 2005 19:33

Post by Alex555 »

Иоп wrote:
Alex555 wrote:Всегда можно сесть просто на движках. Как на Луну.

Это сложно - орбитальная скорость на Марса что-то около 3км/с, значит нужен большой запас топлива, следовательно, стартовая масса будет очень большой.

Большой, да. Но ведь это не принципиальная трудность.
ЗЫ: для многоразового орбита-поверхность-орбита так даже может выгоднее оказаться. Метан и кислород на месте добыть, заправить - и полетели.
User avatar
ABK
Уже с Приветом
Posts: 1782
Joined: 23 Dec 2005 18:53
Location: Portland, OR

Post by ABK »

Принципиальных "теоритических" трудностей нет еще со времен Циолковского. А вот принципиальных трудностей технологических - отбавляй.
зы. Может пробовать сначала сделать ракету (хотябы автономную достаточно компактную летучую установку, а не завод с сотнями людей) на Земле, которая сама бы себе топливо добывала. Благо и кислорода и метана здесь куда больше. По принципу взлетела даже не в космос, а хотя бы на километр -> подзаправилась -> еще пролетела и т.д. Возьмем например Протон. Взлетели, сели, взлетели сели. На какой раз сломается? вверх лететь гораздо проще, чем мягко приземляться
Подозреваю возникнет масса......масса принципиальных трудностей.
Alex555
Уже с Приветом
Posts: 2342
Joined: 03 Aug 2005 19:33

Post by Alex555 »

ABK wrote:Принципиальных "теоритических" трудностей нет еще со времен Циолковского. А вот принципиальных трудностей технологических - отбавляй.
зы. Может пробовать сначала сделать ракету (хотябы автономную достаточно компактную летучую установку, а не завод с сотнями людей) на Земле, которая сама бы себе топливо добывала. Благо и кислорода и метана здесь куда больше. По принципу взлетела даже не в космос, а хотя бы на километр -> подзаправилась -> еще пролетела и т.д. Возьмем например Протон. Взлетели, сели, взлетели сели. На какой раз сломается? вверх лететь гораздо проще, чем мягко приземляться
Подозреваю возникнет масса......масса принципиальных трудностей.

Сама себе топливо да еще на лету? Лол. Вы, случаем, в китайских пионерах не состояли?
Сесть не сложнее чем взлететь. Двигатель ток нужен глубоко дросселируемый. 1 к 10-20 дето
User avatar
Иоп
Уже с Приветом
Posts: 8832
Joined: 18 Feb 2005 08:00
Location: Yekaterinburg --> Toronto

Post by Иоп »

Alex555 wrote:Большой, да. Но ведь это не принципиальная трудность.

К сожалению, есть большая вероятность, что это принципиальная проблема. Позвольте пояснить.
1. Согласно второму закону Ньютона, F=ma
Чем выше масса корабля, тем меньше ускорение, т.к. можно считать, что thrust двигателя постоянна

2. При запуске искусственных спутников Земли, ракете нужно иметь запас топлива, достаточного для выхода на орбиту - т.е. к моменту вхождения в орбиту топлива не остается. Это значит, что чем ближе к орбите - тем больше ускорение (либо, меньше необходимый расход топлива при том же ускорении)

3. При полете на Луну требуется дополнительный запас топлива (и, разумеется, двигатели), способные посадить и поднять корабль с Луны. Это также сильно увеличивает количество топлива, необходимое для взлета с Земле (ведь при покидании земного пространства конечная масса велика, а значит ускорение не такое большое, как в случае вывода спутника на орбиту. К счастью, для посадки на Землю топлива практически не требуется, благодаря атмосфере.

4. Для посадки на Марс и последующего взлета нужно много топлива - это не Луна с "детской" массой, а планета, напоминающая Землю. Представьте, насколько должна увеличиться исходная масса топлива, и насколько должна быть сложной система ракетных ступеней. Скорее всего, с Земли взлет такого корабля вообще невозможен, и придется собирать и заправлять его на орбите - по частям. И тем не менее

5. При посадке на Марс, посадочные двигатели долны быть отброшены - иначе корабль не взлетит. Это убивает саму идею многоразовых кораблей на корню
User avatar
Иоп
Уже с Приветом
Posts: 8832
Joined: 18 Feb 2005 08:00
Location: Yekaterinburg --> Toronto

Post by Иоп »

Рекомендую участникам дискуссии смоделировать полет на Марс в программе Orbiter (бесплатная) - тогда становится понятно, какие трудности встают перед пилотируемой миссией.
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Post by MaxSt »

Alex555 wrote:Я в какомто из НАСА центров видел макет марсианского пилотируемого СА.
Большая галоша, внутри которой сам аппарат. На глаз, площадь "галоши" больше апарата раз в 5. Имеет некое аэродинамическое качество.


Похоже на это - (цитирую ту же статью) ?

The best hope on the horizon for making the human enterprise on Mars possible is a new type of supersonic decelerator that's only on the drawing board. A few companies are developing a new inflatable supersonic decelerator called a Hypercone.

Imagine a huge donut with a skin across its surface that girdles the vehicle and inflates very quickly with gas rockets (like air bags) to create a conical shape. This would inflate about 10 kilometers above the ground while the vehicle is traveling at Mach 4 or 5, after peak heating. The Hypercone would act as an aerodynamic anchor to slow the vehicle to Mach 1.

Glen Brown, Chief Engineer at Vertigo, Inc. in Lake Elsinore, California was also a participant in the Mars Road Mapping session. Brown says Vertigo has been doing extensive analysis of the Hypercone, including sizing and mass estimates for landers from four to sixty metric tons. "A high pressure inflatable structure in the form a of a torus is a logical way to support a membrane in a conical shape, which is stable and has high drag at high Mach numbers," Brown said, adding that the structure would likely be made of a coated fabric such as silicon-Vectran matrix materials. Vertigo is currently competing for funding from NASA for further research, as the next step, deployment in a supersonic wind tunnel, is quite expensive.

The structure would need to be about thirty to forty meters in diameter. The problem here is that large, flexible structures are notoriously difficult to control. At this point in time there are also several other unknowns of developing and using a Hypercone.
War does not determine who is right - only who is left.
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Post by MaxSt »

Alex555 wrote:Это журналист так говорит.


Rob Manning отвечал за посадку Sprit, Opportunity и Pathfinder -
http://marsrovers.nasa.gov/spotlight/20040826.html

Alex555 wrote:Всегда можно сесть просто на движках. Как на Луну.


Опять цитирую статью (лучше бы вы сами ее полностью прочитали):

"It's not inconceivable that we can design larger, lighter heat shields," he said, "but the problem is that right now the heat shield diameter for a human-capable spacecraft overwhelms any possibility of launching that vehicle from Earth." Manning added that it would almost be better if Mars were like the moon, with no atmosphere at all.

If that were the case, an Apollo-type lunar lander with thrusters could be used. "But that would cause another problem," said Manning, "in that for every kilogram of stuff in orbit, it takes twice as much fuel to get to the surface of Mars as the moon. Everything is twice as bad since Mars is about twice as big as the moon." That would entail a large amount of fuel, perhaps over 6 times the payload mass in fuel, to get human-sized payloads to the surface, all of which would have to be brought along from Earth. Even on a fictitious air-less Mars that is not an option.

But using current thruster technology in Mars' real, existing atmosphere poses aerodynamic problems. "Rocket plumes are notoriously unstable, dynamic, chaotic systems," said Manning. "Basically flying into the plume at supersonics speeds, the rocket plume is acting like a nose cone; a nose cone that's moving around in front of you against very high dynamic pressure. Even though the atmospheric density is very low, because the velocity is so high, the forces are really huge."

Manning likened theses forces to a Category Five hurricane. This would cause extreme stress, with shaking and twisting that would likely destroy the vehicle. Therefore using propulsive technology alone is not an option.
War does not determine who is right - only who is left.
Alex555
Уже с Приветом
Posts: 2342
Joined: 03 Aug 2005 19:33

Post by Alex555 »

MaxSt wrote:Похоже на это - (цитирую ту же статью) ?

Не совсем. Я эту чуду зафотал. В Алабаме дело было.
Там еще схемки всякие есть как оно тормозит и садится.
Image
User avatar
Cpt. Smollett
Уже с Приветом
Posts: 3996
Joined: 13 Apr 2006 19:38
Location: YYZ

Post by Cpt. Smollett »

Вот тут нам грозятся всё рассказать и показать ;)

http://www.racetomars.ca/mars/

уже не долго ждать осталось, 23 сентября начало. А в Штатах такое уже показывали или собираются?

ЗЫ Вот тут всё прям расписано как да что:


Descent
Like earlier Mars missions, the lander will use several methods for rapid deceleration and dealing with the mechanics of heat-shield separation and craft alignment. Techniques include parachutes, a protective and aerodynamic bi- or tri-conic aeroshell and retro rockets.
.....


http://www.racetomars.ca/mars/article_descent.jsp
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Post by MaxSt »

Alex555 wrote:Не совсем. Я эту чуду зафотал.


Что-то размеры несерьезные. Если аппарат тяжелый - эта "подушка" должна быть диаметром метров 25-50, иначе толку от нее мало.

Вот нашел этот Hypercone - вроде бы практичная идея, на первый взгляд:
http://www.vertigo-inc.com/hypercone/
War does not determine who is right - only who is left.
Alex555
Уже с Приветом
Posts: 2342
Joined: 03 Aug 2005 19:33

Post by Alex555 »

MaxSt wrote:
Alex555 wrote:Это журналист так говорит.


Rob Manning отвечал за посадку Sprit, Opportunity и Pathfinder -
http://marsrovers.nasa.gov/spotlight/20040826.html

Alex555 wrote:Всегда можно сесть просто на движках. Как на Луну.


Опять цитирую статью (лучше бы вы сами ее полностью прочитали)


Отделяйте слова спецов от журноламерских заголовков типа "Солнце гаснет!"
Мужик говорит, что дело сложное. Настоко, что нужно не менее 200 инженеров, 2 года и 2 гигабакса. Под его чутким руководством. Получит вдвое меньше. Обычное дело.



MaxSt wrote:
Alex555 wrote:Не совсем. Я эту чуду зафотал.


Что-то размеры несерьезные. Если аппарат тяжелый - эта "подушка" должна быть диаметром метров 25-50, иначе толку от нее мало.

Вот нашел этот Hypercone - вроде бы практичная идея, на первый взгляд:
http://www.vertigo-inc.com/hypercone/


Это макет.
Гиперкон - тож вариант.
Вот уже три способа. И все знают.
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Post by MaxSt »

Alex555 wrote:Отделяйте слова спецов от журноламерских заголовков типа "Солнце гаснет!"


Докажите, что я не отделяю.

Alex555 wrote:Это макет.
Гиперкон - тож вариант.
Вот уже три способа. И все знают.


Это идеи, а не технологии. Смысл статьи в том, что технологий на сегодняшний день нет.
War does not determine who is right - only who is left.
User avatar
ABK
Уже с Приветом
Posts: 1782
Joined: 23 Dec 2005 18:53
Location: Portland, OR

Post by ABK »

racetomars.ca/mars/ wrote:The parachute is deployed once the lander has slowed to Mach 3,

Rob Manning wrote:Parachutes can only be opened at speeds less than Mach 2,

Кому веры больше однако :mrgreen:
А в Star Wars и быстрее света летать могут легко.
User avatar
ABK
Уже с Приветом
Posts: 1782
Joined: 23 Dec 2005 18:53
Location: Portland, OR

Post by ABK »

Alex555 wrote:Сама себе топливо да еще на лету? Лол. Вы, случаем, в китайских пионерах не состояли?
Сесть не сложнее чем взлететь. Двигатель ток нужен глубоко дросселируемый. 1 к 10-20 дето

Да пусть даже на месте стоит, хоть месяц. Лол. Конечно ерунда
Двигатель нужен понимаешь дросселируемый с тягой как у шатла. Делов то. А чтобы к Альфа Центавре полететь надо 100 тонн антиматерии, всего то. И делать вроде уже умеют. Анн не летим пока чтото.
User avatar
Cpt. Smollett
Уже с Приветом
Posts: 3996
Joined: 13 Apr 2006 19:38
Location: YYZ

Post by Cpt. Smollett »

ABK wrote:
racetomars.ca/mars/ wrote:The parachute is deployed once the lander has slowed to Mach 3,

Rob Manning wrote:Parachutes can only be opened at speeds less than Mach 2,

Кому веры больше однако :mrgreen:
А в Star Wars и быстрее света летать могут легко.


Дык! Там дело в 2030 году происходит по сценарию, в 2030 парашюты будут выдерживать M3 :umnik1:
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Post by MaxSt »

Вот только как до M3 затормозить одним лишь heat shield... Атмосферы на такой высоте почти что нет.
War does not determine who is right - only who is left.
Alex555
Уже с Приветом
Posts: 2342
Joined: 03 Aug 2005 19:33

Post by Alex555 »

MaxSt wrote:Докажите, что я не отделяю.

Далеко ходить не нада.
"Отделили".....

Nobody knows how to do it.

Surprised? Most people are, says Rob Manning

Return to “Авиация, космонавтика, мореплавание”