앞으로 수십 년 동안 우주 비행사를 처음으로 그곳에 파견하라는 제안을 포함하여 화성에 대한 많은 임무가 계획되어 있습니다. 이것은 거리에서 방사선에 대한 보호 강화의 필요성에 이르기까지 수많은 물류 및 기술적 과제를 제시합니다. 동시에, 붉은 행성에 착륙하는 데 어려움이 있거나 "화성 저주"라고도합니다.
문제를 더욱 복잡하게하기 위해 미래의 임무 (특히 승무원 우주선)의 규모와 질량은 현재의 진입, 하강 및 착륙 (EDL) 기술의 용량을 넘어 설 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해 항공 우주 과학자 팀은 저고도 제동 추력과 비행 경로 각도 사이의 균형이 어떻게 무거운 임무가 화성에 안전하게 착륙 할 수 있는지 보여주는 연구를 발표했습니다.
최근에 나타난 연구 우주선과 로켓 저널,는 Aerospace Corporation의 연구원이자 일리노이 대학의 항공 우주 공학 조교수 인 Christopher G. Lorenz와 Zachary R. Putnam이 저술했습니다. 그들은 함께 "화성 저주"를 극복 할 수있는 착륙 전략을 조사했습니다.
간단히 말해서, 화성에 착륙하는 것은 어려운 일이며, 1960 년대 이래로 지상으로 온 우주선의 53 %만이 그대로 표면에 도착했습니다. 현재까지 화성에 착륙하는 가장 무거운 차량은 호기심 무게는 1 톤 (2,200 파운드)입니다. 향후 NASA 및 기타 우주 기관은 기존 EDL 전략을 넘어서는 5 ~ 20 톤의 질량으로 페이로드를 보낼 계획입니다.
대부분의 경우,이 차량은 최대 마하 30의 초음속으로 화성 대기에 진입 한 다음 공기 마찰로 인해 빠르게 감속하는 차량으로 구성됩니다. 마하 3에 도달하면 낙하산을 배치하고 레트로 로켓을 발사하여 속도를 늦 춥니 다. Putnam에 따르면 무거운 임무의 문제점은 낙하산 시스템이 차량 질량의 증가에 따라 확장 할 수 없다는 것입니다.
불행히도, 레트로 로켓 엔진은 많은 추진제를 태우므로 전반적인 차량 질량이 증가합니다. 즉, 더 많은 발사 차량이 필요하고 임무는 더 많은 비용이 소요됩니다. 또한 우주선에 필요한 추진력이 많을수록 탑재량,화물 및 승무원을위한 여분의 양이 줄어 듭니다. Putman 교수는 Illinois Aerospace 보도 자료에서 다음과 같이 설명했습니다.
“새로운 아이디어는 낙하산을 제거하고 하강을 위해 더 큰 로켓 엔진을 사용하는 것입니다… 차량이 과도하게 비행 할 때 로켓 엔진이 발사되기 전에 일부 리프트가 생성되어 그 리프트를 스티어링에 사용할 수 있습니다. 무게 중심을 균일하게 포장하지 않고 한쪽이 더 무겁게 움직이면 다른 각도로 날아갑니다.”
우선 Lorenz와 Putnam은 화성 대기에 충돌했을 때 차량 주위에서 발생하는 압력 차이를 조사했습니다. 기본적으로, 차량 주위의 흐름은 차량의 바닥과 위쪽이 다르므로 한 방향으로 상승합니다. 이 수명은 차량이 대기를 통해 감속 할 때 차량을 조종하는 데 사용될 수 있습니다.
Putnam이 설명했듯이, 크래프트는이 시점에서 레트로 로켓을 사용하여 크래프트를 정확하게 착륙 시키거나 추진제를 최대한 대량으로 착륙 시키거나 둘 사이의 균형을 맞출 수 있습니다. 결국, 로켓을 발사하는 고도의 문제입니다. Putnam이 말한 것처럼 :
“문제는 우리가 마하 3에서 하강 엔진을 밝힐 것이라는 것을 안다면, 초음속 체제에서 차량을 공기 역학적으로 조종하여 최소량의 추진제를 사용하고 우리가 착륙 할 수있는 탑재량? 지표면에서 우리가 할 수있는 질량의 양을 최대화하려면 하강 엔진을 점화하는 고도가 중요하지만, 속도 벡터가 수평선에 따라 얼마나 가파른 지에 따라 결정됩니다.”
여기에 Lorenz와 Putnam이 리프트 벡터를 최대한 활용하는 방법을 평가 한 또 다른 중요한 연구 측면이 있습니다. 그들이 발견 한 것은 차량이 다이빙을하기 위해 리프트 벡터가 아래로 향한 상태에서 화성의 대기에 들어가는 것이 가장 좋았다는 것입니다. (시간과 속도에 따라) 리프트를 켜고 낮은 고도에서 날아가십시오.
Putnam은“이로 인해 대기 밀도가 높은 곳에서는 차량이 더 낮은 비행 시간을 소비 할 수있게되었습니다. "이것은 항력을 증가시켜 하강 엔진에 의해 제거되어야하는 에너지의 양을 줄입니다."
이 연구의 결론은 특히화물과 승무원을 운반하는 무거운 우주선이 우려되는 화성에 대한 미래의 임무를 알려줄 수 있습니다. 이 EDL 전략은 더욱 신경질적인 착륙을 만들지 만, 승무원들의 가능성은 안전하게 착륙하고“Great Galactic Ghoul”에 굴복하지 않습니다.
화성 이외에도,이 연구는 대기가 얇은 다른 태양 체에 착륙 할 때 영향을 줄 수 있습니다. 궁극적으로, Lorenz와 Putnam의 초음속 진입 및 저고도 제동 추진력은 모든 종류의 천체에 대한 승무원 임무를 도울 수 있습니다.
