V prihodnjih desetletjih so na Marsu načrtovane številne misije, ki vključujejo predloge, da bi tja prvič poslali astronavte. To predstavlja številne logistične in tehnične izzive, od velike razdalje do potrebe po večji zaščiti pred sevanjem. Obenem pa obstajajo tudi težave pri pristanku na Rdečem planetu ali tako imenovanem "Marsovo prekletstvo".
Če bi se zadeve še bolj zapletle, bosta velikost in masa prihodnjih misij (zlasti vesoljskih plovil) presegala trenutno tehnologijo za vstop, spust in pristanek (EDL). Skupina znanstvenikov za vesoljske vesolje je objavila študijo, ki kaže, kako lahko kompromis med zaviranjem zaviranja na nižji višini in kotom poti leta omogoča težke misije za varno pristajanje na Marsu.
Študija, ki se je nedavno pojavila v Časopis za vesoljska plovila in rakete, sta avtor Christopher G. Lorenz in Zachary R. Putnam, raziskovalca pri Aerospace Corporation in docentka za vesoljsko tehniko na Univerzi v Illinoisu. Skupaj sta raziskovala različne strategije pristajanja, da bi videla, katera bi lahko premagala »Marsovo prekletstvo«.
Preprosto povedano, pristanek na Marsu je težaven posel in le 53% vesoljskih plovil, poslanih tja od šestdesetih let prejšnjega stoletja, je na površje prišlo nedotaknjeno. Do danes je bilo najtežje vozilo, ki je uspešno pristalo na Marsu Radovednost roverja, ki je tehtal 1 metrično tono. Nasa in druge vesoljske agencije bodo v prihodnosti nameravale pošiljati koristne obremenitve z maso od 5 do 20 ton, kar presega običajne strategije EDL.
V večini primerov je to vozilo, ki v hiposonični hitrosti do 30 mahov vstopi v marsovsko ozračje in se nato zaradi trenja v zraku hitro upočasni. Ko dosežejo Mach 3, namestijo padalo in sprožijo svoje retrorokete, da se še upočasnijo. Po Putnamovem mnenju je težava težjih misij padalskih sistemov s povečanjem mase vozil.
Na žalost retrotronski motorji gorijo veliko pogonskega goriva, kar povečuje skupno maso vozil - kar pomeni, da so potrebna težja izstrelitvena vozila in misije na koncu stanejo več. Poleg tega, bolj kot gorivo potrebuje vesoljsko plovilo, manj je prostora za skladiščenje, tovor in posadko. Kot je prof. Putman pojasnil v sporočilu za javnost v Illinoisu Aerospace:
"Nova ideja je, da odstranimo padalo in uporabimo večje raketne motorje za spust ... Ko vozilo hipersonično leti, preden se raketni motorji sprožijo, se ustvari nekaj dvigala, ki ga lahko uporabimo za krmiljenje. Če težišče premaknemo tako, da ni enotno zapakirano, ampak težje na eni strani, bo letelo pod drugim kotom. "
Za začetek sta Lorenz in Putnam raziskovala diferenčni tlak, ki nastane okoli vozila, ko zadene Marsovo atmosfero. V bistvu je pretok okoli vozila drugačen na vrhu kot na dnu vozila, kar ustvarja dvig v eno smer. To življenje lahko uporabimo za krmiljenje vozila, ko upočasnjuje atmosfero.
Kot je pojasnil Putnam, bi lahko plovilo na tej točki bodisi uporabilo svoje retrorokete, da bi plovilo natančno pristalo, ali pa je svoje gorivo prihranilo za iztovarjanje največje možne količine mase - ali pa bi se lahko doseglo ravnovesje med obema. Na koncu je vprašanje, na kateri višini rakete izstreliš. Kot je dejal Putnam:
"Vprašanje je, če bomo vedeli, da bomo prižgali motorje za spuščanje, recimo, Mach 3, kako bi morali aerodinamično usmeriti vozilo v hiperzvočnem režimu, tako da bomo uporabili minimalno količino pogonskega sredstva in maksimizirali maso koristno obremenitev, ki jo lahko pristanemo? Za čim večjo količino mase, ki jo lahko pristanemo na površini, je pomembna višina, na kateri prižgete motorje za spuščanje, pa tudi kot, ki ga vaš vektor hitrosti naredi s horizontom - kako strmo prihajate. "
Tu je še en pomemben vidik študije, v kateri sta Lorenz in Putnam ocenila, kako najbolje uporabiti dvižni vektor. Ugotovili so, da je najbolje, da v ozračje Marsa vstopijo z usmerjenim dvigalom navzdol, tako da se vozilo potaplja in nato (odvisno od časa in hitrosti) dvigalo dvigne navzgor in leti na majhni nadmorski višini.
"To vozilu omogoča več časa letenja nizko, kjer je atmosferska gostota višja," je dejal Putnam. "To poveča vleko in zmanjša količino energije, ki jo morajo odstranjevati motorji za spuščanje."
Zaključki te študije bi lahko sporočili prihodnje misije na Mars, zlasti kadar gre za težka vesoljska plovila, ki prevažajo tovor in posadko. Medtem ko bi ta strategija EDL poskrbela za bolj živčen pristanek, pa je možnost, da posadke varno pristanejo in ne podležejo "Velikemu galaktičnemu ghoulu".
Poleg Marsa bi lahko ta študija vplivala na pristanek na drugih sončnih telesih s tanko atmosfero. Navsezadnje bi lahko strategija Lorenza in Putnama glede hiperzvočnega vstopa in potiska zaviranja na nižji višini pomagala pri posadkih v vse vrste nebesnih teles.
