Исследование возможности подтормаживания спускаемого аппарата перед входом в атмосферу Земли после марсианской экспедиции

Язык труда и переводы:
УДК:
629.787
Дата публикации:
24 января 2022, 20:31
Категория:
Секция 02. Летательные аппараты. Проектирование и конструкция
Авторы
Столярова Нина Анатольевна
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Миненко Виктор Елисеевич
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Аннотация:
Рассмотрена возможность осуществления подтормаживания спускаемого аппарата перед входом в атмосферу Земли с использованием двигательных установок и снижение скорости входа с 15 до 11 км/с. Это необходимо в связи с тем, что вход в атмосферу Земли со скоростью 15 км/с приводит к необходимости больших масс теплозащитного покрытия и, соответственно, к большим перегрузкам. Показаны массовые характеристики дополнительного блока и масса топлива, необходимого для подтормаживания.
Ключевые слова:
спускаемый аппарат, скорость входа в атмосферу Земли, массовые характеристики, гиперболическая скорость
Основной текст труда

Поскольку в составе Марсианского экспедиционного комплекса в пилотируемом варианте должен находиться спускаемый аппарат, который на конечном этапе войдет в атмосферу Земли и осуществит управляемую посадку, необходимо рассмотреть характеристики такого аппарата, включая баллистику, систему теплозащитного покрытия и массовые характеристики. Но имеющиеся трудности создания теплозащитного покрытия на гиперболических скоростях входа в атмосферу Земли приводят к мысли, что возможно преодолеть трудности путем уменьшения гиперболических скоростей входа в атмосферу Земли и осуществить вход с конструкцией теплозащитного покрытия, отработанной на лунных траекториях или на спусках с орбиты искусственного спутника Земли (7,8–11 км/с) [1–4]. Вход в атмосферу Земли со скоростью 15 км/с приводит к необходимости больших масс теплозащитного покрытия и, соответственно, к большим перегрузкам.

Возникает мысль осуществить подтормаживание спускаемого аппарата перед входом в атмосферу Земли с использованием двигательных установок и снизить скорость входа с 15 до 11 км/с. Оценка такой возможности приведена в данной работе: показаны массовые характеристики дополнительного блока и масса топлива, необходимого для подтормаживания. В качестве такого блока был выбран разгонный блок «ДМ», который разрабатывался для лунной программы Н1-ЛЗ. Разгонный блок «ДМ» характеризуется высокой надежностью и способностью многократного включения маршевого двигателя, позволяющего выполнять необходимые орбитальные маневры.

Следует отметить, что введение такого блока в состав марсианского экспедиционного комплекса существенно повысит требования ко всему марсианскому экспедиционному комплексу, так как будет необходимо доставлять на орбиту Марса и возвращать в окрестности Земли космический аппарат с существенно возросшими массами. Таким образом, масса такого спускаемого аппарата с блоком существенно превышает массовые характеристики спускаемого аппарата, где не требуется подтормаживание.

В настоящее время исследованы различные способы снижения скорости входа спускаемых аппаратов в атмосферу Земли после возвращения из межпланетных экспедиций. В данном случае по рекомендации ученых и исследованиям баллистиков показано использование гравитационного поля Венеры для снижения скорости. Такой способ возможен, но он требует определенных повышенных требований к системе управления марсианского экспедиционного комплекса и довольно сложен. К тому же следует учитывать возникновение нештатных и аварийных ситуаций в процессе реализации марсианской экспедиции. Поэтому следует тщательно отрабатывать наиболее простейший вариант: старт с орбиты искусственного спутника Марса к Земле с реализацией скорости входа в атмосферу Земли порядка 15 км/с, которая обеспечивается аппаратом класса несущий корпус с теплозащитным покрытием, рассчитанным на эти условия спуска.

 

Литература
  1. Иванов Н.М., Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. М.: Дрофа, 2004. 544 с.
  2. Карлсон Р.В., Свенсон Б.Л. Маневрирование в коридорах входа в атмосферу Земли с гиперболическими скоростями // Космические аппараты и ракеты. 1966. Т. 3, № 3. C. 353–358.
  3. Эрике К.А. Космический полет. В 2 т. Т. 2. Динамика. М.: Наука, 1970. Ч. 2. 744 с.
  4. Соловьев Ц.В., Тарасов Е.В. Прогнозирование межпланетных полетов. М.: Машиностроение, 1973. 400 с.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.