Технологии посадки на Марс

RobinF · Post by **RobinF** » 07 Nov 2007 14:53

А вот объясните такую вещь. Если к спускаемому аппарату приделать крылышки, вроде как у крылатых ракет, и начать чуть-чуть замедляться с первой космической - вроде ж подъемной силы на такой скорости даже в разреженной атмосфере должно хватать, чтобы долго планировать. Почему надо падать обязательно как камень, или спускаться на парашуте, если можно сделать сколько надо кругов вокруг планеты, постепенно замедляясь и снижаясь?

ABK · Post by **ABK** » 07 Nov 2007 15:24

Надо не забывать что греться при этом аппарат будет немилосердно, и сколько-нибудь долгое время он не выдержит, крылышки то и отваляться.

Alex555 · Post by **Alex555** » 07 Nov 2007 16:12

Здравый смысл тут буксует. Поэтому нужно разьяснение.
Чтобы набрать космическую скорость, нужно закачать в каждый кг массы столько энергии, что ее будет более чем достаточно для испарения этого кг (будь она тепловой а не кинетической).
Чтобы затормозиться с такой скорости, эту энергию нужно "выкачать".
При торможении в атмосфере происходит следущее - воздух сжимается перед аппаратом, тем самым греется и также образуется ударная волна. На нагрев воздуха и создение этой волны уходит львиная доля (~90%) энергии движения. Трение о воздух и переизлучение от плазмы - это то что нагревает сам аппарат.
И эта энергия - скорее функция от времени, чем от скорости. То есть чем быстрее мы затормозим, тем меньшая часть энергии уйдет на нагрев аппарата. Но вырастут перегрузки. Если тормозить медленно, то перегрузки меньше, но расплавимся. Тормозить "блинчиком", то есть на время выходить за пределы атмосферы для остывания тоже не получится. В силу особенностей орбитальной механики - чем ниже орбита, тем выше скорость относительно поверхности и, соотв, атмосферы, чтобы на этой орбите удержаться. Если этой скорости меньше - происходит сваливание еще до остывания. Потом штопор на скорости 3-4 км\сек даст такой удар о плотные слои, что приведет к механическому разрушению.

Дето так в первом приближении.

RobinF · Post by **RobinF** » 07 Nov 2007 17:29

ABK wrote:Надо не забывать что греться при этом аппарат будет немилосердно, и сколько-нибудь долгое время он не выдержит, крылышки то и отваляться.

Если энергии в набегающем потоке настолько много, что аппарат "немилосердно греется", то для создания подъемной силы больших крылышек не надо. Да и нафига входить настолько низко, чтоб "немилосердно греться", если скорость еще не сброшена? Самолеты не греются немилосердно на 10км, а подъемной силы, чтоб их там держать, уже достаточно. Это ведь связанные вещи - сила набегающего потока и подъемная сила.

KP580BE51 · Post by **KP580BE51** » 07 Nov 2007 17:43

RobinF wrote:
ABK wrote:Надо не забывать что греться при этом аппарат будет немилосердно, и сколько-нибудь долгое время он не выдержит, крылышки то и отваляться.

Если энергии в набегающем потоке настолько много, что аппарат "немилосердно греется", то для создания подъемной силы больших крылышек не надо. Да и нафига входить настолько низко, чтоб "немилосердно греться", если скорость еще не сброшена? Самолеты не греются немилосердно на 10км, а подъемной силы, чтоб их там держать, уже достаточно. Это ведь связанные вещи - сила набегающего потока и подъемная сила.

На это тему уже писали. Так и есть. При крутой траектории, большая часть тепла улетает с плазмой. При пологой она поглощается спускаемым аппаратом.

KP580BE51 · Post by **KP580BE51** » 07 Nov 2007 17:44

Alex555 wrote:Тормозить "блинчиком", то есть на время выходить за пределы атмосферы для остывания тоже не получится.

Я читал что получается.

RobinF · Post by **RobinF** » 07 Nov 2007 17:55

Alex555 wrote:Здравый смысл тут буксует. Поэтому нужно разьяснение.
Чтобы набрать космическую скорость, нужно закачать в каждый кг массы столько энергии, что ее будет более чем достаточно для испарения этого кг (будь она тепловой а не кинетической).
Чтобы затормозиться с такой скорости, эту энергию нужно "выкачать".
При торможении в атмосфере происходит следущее - воздух сжимается перед аппаратом, тем самым греется и также образуется ударная волна. На нагрев воздуха и создение этой волны уходит львиная доля (~90%) энергии движения. Трение о воздух и переизлучение от плазмы - это то что нагревает сам аппарат.
И эта энергия - скорее функция от времени, чем от скорости. То есть чем быстрее мы затормозим, тем меньшая часть энергии уйдет на нагрев аппарата. Но вырастут перегрузки. Если тормозить медленно, то перегрузки меньше, но расплавимся.

Почему? Излучение тоже зависит от времени. Т.е. если от трения мы принимаем N джоулей в секунду, но успеваем излучить те же N, то не важно, сколько мы будем крутиться в верхних разреженных слоях, пока не излучим все, что надо.
Тут считать надо. Может, для имеющихся материалов (прочность/излучающая способность и т.п.) такая посадка займет месяц.
Однако, для беспилотников на Марс даже посадка длинною в год, ИМХО, имеет смысл, если это позволяет посадить значительно большую полезную массу, например.

Alex555 · Post by **Alex555** » 07 Nov 2007 17:58

KP580BE51 wrote:Я читал что получается.

Тогда так бы и делали.

KP580BE51 · Post by **KP580BE51** » 07 Nov 2007 18:02

Alex555 wrote:
KP580BE51 wrote:Я читал что получается.

Тогда так бы и делали.

Не надежно вроде как. Была разработка ПВРД, которая так и должна была летать - немного в атмосфере, потом остыть, потом в атмосферу итд до самой цели.

Alex555 · Post by **Alex555** » 07 Nov 2007 18:03

RobinF wrote:Почему? Излучение тоже зависит от времени. Т.е. если от трения мы принимаем N джоулей в секунду, но успеваем излучить те же N, то не важно, сколько мы будем крутиться в верхних разреженных слоях, пока не излучим все, что надо.
Тут считать надо. Может, для имеющихся материалов (прочность/излучающая способность и т.п.) такая посадка займет месяц.
Однако, для беспилотников на Марс даже посадка длинною в год, ИМХО, имеет смысл, если это позволяет посадить значительно большую полезную массу, например.

Чтоб крутиться вокруг планеты НИЖЕ, горизонтальная скорость должна быть ВЫШЕ.
Чтоб было понятнее, вот пример. На высоте геостационара (36000км) спутник облетает Землю за 24 часа. На высоте МКС (400км) - за полтора.

Flash-04 · Post by **Flash-04** » 07 Nov 2007 18:05

Спускаемые аппараты

RobinF · Post by **RobinF** » 07 Nov 2007 19:32

Alex555 wrote:
RobinF wrote:Почему? Излучение тоже зависит от времени. Т.е. если от трения мы принимаем N джоулей в секунду, но успеваем излучить те же N, то не важно, сколько мы будем крутиться в верхних разреженных слоях, пока не излучим все, что надо.
Тут считать надо. Может, для имеющихся материалов (прочность/излучающая способность и т.п.) такая посадка займет месяц.
Однако, для беспилотников на Марс даже посадка длинною в год, ИМХО, имеет смысл, если это позволяет посадить значительно большую полезную массу, например.

Чтоб крутиться вокруг планеты НИЖЕ, горизонтальная скорость должна быть ВЫШЕ.
Чтоб было понятнее, вот пример. На высоте геостационара (36000км) спутник облетает Землю за 24 часа. На высоте МКС (400км) - за полтора.

Ну уменьшается скорость по квадратному корню от радиуса орбиты, ну и что?
Это вообще тут не причем. Оба примера не используют подъемную силу набегающего потока - то, о чем я говорю. Тут речь о скорости, заведомо меньшей первой космической.

Перпендикулярный вопрос. А что, у МКС орбита круговая?

Alex555 · Post by **Alex555** » 07 Nov 2007 19:46

При достижимом аэродинамическом качестве подьемная сила в разреженных слоях меньше веса аппарата. Даже на космических скоростях

RobinF · Post by **RobinF** » 07 Nov 2007 20:11

Alex555 wrote:При достижимом аэродинамическом качестве подьемная сила в разреженных слоях меньше веса аппарата. Даже на космических скоростях

А существенный нагрев от трения уже происходит? Почему? Нагрев растет быстрее, чем квадрат от скорости (как подъемная сила)?

MaxSt · Post by **MaxSt** » 07 Nov 2007 20:52

RobinF wrote:вроде ж подъемной силы на такой скорости даже в разреженной атмосфере должно хватать, чтобы долго планировать.

Не хватает. Или крылья должны быть очень большими.

Давление на поверхности Марса как на 35км высоте на Земле. А на большой высоте на Марсе - и подавно...