p O veículo mais pesado a pousar com sucesso em Marte é o Curiosity Rover com 1 tonelada métrica, cerca de 2, 200 libras. Enviando missões robóticas mais ambiciosas à superfície de Marte, e eventualmente humanos, exigirá massas de carga desembarcadas na faixa de 5 a 20 toneladas. Fazer isso, precisamos descobrir como pousar mais massa. Esse era o objetivo de um estudo recente. p Normalmente, quando um veículo entra na atmosfera de Marte a velocidades hipersônicas de cerca de Mach 30, desacelera rapidamente, lança um pára-quedas para diminuir a velocidade mais do que usa motores de foguete ou airbags para terminar o pouso.

p "Infelizmente, sistemas de pára-quedas não escalam bem com o aumento da massa do veículo. A nova ideia é eliminar o pára-quedas e usar motores de foguete maiores para a descida, "disse Zach Putnam, professor assistente no Departamento de Engenharia Aeroespacial da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.

p De acordo com Putnam, quando o módulo de pouso desacelerou para cerca de Mach 3, os motores de retropropulsão são acionados, disparado na direção oposta para diminuir a velocidade do veículo para uma aterrissagem segura. O problema é, que queima muito propelente. O propelente aumenta a massa do veículo, o que pode aumentar rapidamente o custo do veículo e exceder a capacidade de lançamento atual aqui na Terra. E cada quilograma de propelente é um quilograma que não pode ser carga útil:humanos, instrumentos de ciência, carga, etc.

p "Quando um veículo está voando hipersonicamente, antes que os motores do foguete sejam acionados, algum elevador é gerado e podemos usar esse elevador para dirigir, "Putnam disse." Se movermos o centro de gravidade para que não seja uniformemente embalado, mas mais pesado de um lado, ele voará em um ângulo diferente. "

p Putnam explicou que o fluxo ao redor do veículo é diferente na parte superior e na parte inferior, o que cria um desequilíbrio, um diferencial de pressão. Como o elevador está em uma direção, ele pode ser usado para dirigir o veículo conforme ele desacelera na atmosfera.

p "Temos uma certa autoridade de controle durante a entrada, descida, e pousando - isto é, a habilidade de dirigir. "Putnam disse." Hipersonicamente, o veículo pode usar elevador para dirigir. Assim que os motores de descida forem acionados, os motores têm uma certa quantidade de propelente. Você pode bombear carros de forma a pousar com muita precisão, você pode esquecer a precisão e usar tudo para pousar a maior espaçonave possível, ou você pode encontrar um equilíbrio entre os dois.

p "A questão é, se sabemos que vamos acender os motores de descida em, dizer, Mach 3, como devemos dirigir o veículo aerodinamicamente no regime hipersônico para que possamos usar a quantidade mínima de propelente e maximizar a massa da carga útil que podemos pousar?

p "Para maximizar a quantidade de massa que podemos pousar na superfície, a altitude em que você liga seus motores de descida é importante, mas também o ângulo que seu vetor de velocidade faz com o horizonte - quão íngreme você está chegando, "Putnam disse.

p O estudo esclareceu como fazer o melhor uso do vetor de elevação, usando técnicas de controle ideais para identificar estratégias de controle que podem ser usadas hipersonicamente em diferentes condições de entrega interplanetária, propriedades do veículo, e altitudes pousadas para maximizar a massa pousada.

p "Acontece que, é ideal para o propelente entrar na atmosfera com o vetor de sustentação apontado para baixo de forma que o veículo esteja mergulhando. Então, no momento certo com base no tempo ou velocidade, mude para levantar, então o veículo sai e voa em baixa altitude, "Putnam disse." Isso permite que o veículo passe mais tempo voando baixo, onde a densidade atmosférica é maior. Isso aumenta o arrasto, reduzindo a quantidade de energia que deve ser removida pelos motores de descida. "

p O estudo, "Opções de trajetória de entrada para veículos com alto coeficiente balístico em Marte, "foi de autoria de Christopher G. Lorenz e Zachary R. Putnam. Aparece no Jornal de espaçonaves e foguetes .