U narednim desetljećima na Marsu se planira niz misija, koje uključuju prijedloge za prvi slanje astronauta tamo. Ovo predstavlja brojne logističke i tehničke izazove, u rasponu od velike udaljenosti do potrebe za povećanom zaštitom od zračenja. Istovremeno, postoji i poteškoća s slijetanjem na Crvenu planetu, ili ono što se naziva "prokletstvo Marsa".
Kako bi se još više zakomplicirali, veličina i masa budućih misija (posebno svemirskih letjelica) bit će izvan kapaciteta postojeće tehnologije za ulazak, silazak i slijetanje (EDL). Da bi se pozabavili tim, tim svemirsko-svemirskih znanstvenika objavio je studiju koja pokazuje kako pomicanje potiska kočenja na manjoj visini i kut putanje leta može omogućiti teške misije za sigurno slijetanje na Mars.
Studija koja se nedavno pojavila u Časopis za svemirske brodove i rakete, napisali su Christopher G. Lorenz i Zachary R. Putnam - istraživači iz Aerospace Corporation i docent za zrakoplovno inženjerstvo na Sveučilištu Illinois. Zajedno su istraživali različite strategije slijetanja kako bi vidjeli što bi moglo nadvladati "prokletstvo Marsa".
Jednostavno rečeno, slijetanje na Mars je težak posao, a samo 53% svemirskih letjelica koje su tamo poslane od 1960. godine dovelo je do netaknute površine. Do danas je najteže vozilo koje je uspješno sletjelo na Mars Znatiželja rover, koji je težio 1 metričku tonu (2200 funti). Ubuduće, NASA i ostale svemirske agencije planiraju poslati teret s masom u rasponu od 5 do 20 tona, što je izvan uobičajenih strategija EDL-a.
U većini slučajeva to se sastoji od vozila koje ulazi u marsovsku atmosferu hipersoničnim brzinama do 30 Macha, a zatim se brzo usporava zbog trenja zraka. Kad dođu do Macha 3, ispaljuju padobran i ispaljuju svoje retrokete kako bi se usporili dalje. Prema Putnamu, problem s težim misijama je što padobranski sustavi ne mogu biti dobro povezani s povećanjem mase vozila.
Na žalost, retrotronski motori sagorijevaju puno pogonskog goriva, što povećava ukupnu masu vozila - što znači da su potrebna teža vozila za lansiranje i misije na kraju koštaju više. Uz to, što svemirski brod treba gorivo, manje je prostora za spremanje tereta, tereta i posade. Kao što je prof. Putman objasnio u izjavi za Illinois Aerospace:
„Nova ideja je ukloniti padobran i koristiti veće raketne motore za silazak… Kada vozilo leti hipersonično, prije nego što se raketni motori ispaljuju, nešto se podiže i možemo ga koristiti za upravljanje. Ako pomičemo težište tako da nije jednolično pakirano, ali teže s jedne strane, letjet će pod drugim kutom. "
Za početak, Lorenz i Putnam istražili su diferencijalni tlak koji se javlja oko vozila kada udari u Marsovu atmosferu. U osnovi, protok oko vozila je različit na vrhu nego na dnu vozila, što stvara dizanje u jednom smjeru. Ovaj život se može koristiti za upravljanje vozilom, jer se usporava kroz atmosferu.
Kao što je Putnam objasnio, brodica je u ovom trenutku mogla ili upotrijebiti svoje retrorokete kako bi precizno sletjela brod, ili je mogla sačuvati svoj pogonski goriv za slijetanje najveće moguće mase - ili bi se mogla uspostaviti ravnoteža između njih dvojice. Na kraju, pitanje je na kojoj visini ispalite rakete. Kako je rekao Putnam:
"Pitanje je, ako znamo da ćemo paliti motore za spuštanje, recimo, Mach 3, kako bismo trebali aerodinamično upravljati vozilom u hipersoničnom režimu tako da koristimo minimalnu količinu pogonskog goriva i maksimiziramo masu korisni teret koji možemo sletjeti? Kako bismo maksimizirali količinu mase koju možemo sletjeti na površinu, važna je visina na kojoj zapalite motore za spuštanje, ali i kut koji vaš vektor brzine čini s horizontom - koliko strmo dolazite. "
U tome leži još jedan važan aspekt studije, u kojem su Lorenz i Putnam procijenili kako najbolje iskoristiti vektor podizanja. Otkrili su da je najbolje ući u atmosferu Marsa usmjerenim vektorom dolje tako da se vozilo roni, a zatim (ovisno o vremenu i brzini) dizalo podigne i leti niz malu visinu.
"To omogućuje vozilu da provede više vremena leteći malo tamo gdje je atmosferska gustoća veća", rekao je Putnam. "To povećava vuču, smanjujući količinu energije koju motor mora spustiti."
Zaključci ove studije mogli bi pružiti informacije o budućim misijama na Mars, posebno kada su u pitanju teške svemirske letjelice koje prevoze teret i posade. Dok bi se ovom strategijom EDL-a omogućilo slijetanje s više živaca, izgledi posada sigurno slijeću i ne podležu "Velikom galaktičkom goulu".
Iza Marsa, ovo bi istraživanje moglo imati posljedice za slijetanje na druga Sunčeva tijela koja imaju tanku atmosferu. Konačno, Lorenz-ova i Putnamova strategija hipersoničnog ulaska i potisak kočenja na nižoj visini mogli bi pomoći u napornim misijama na sve vrste nebeskih tijela.
