Герметичный марсоход

Марсоход с гермокабиной имеет шлюзовую камеру, идентичную со

шлюзовой камерой лабораторного модуля с одним входом и выходом, и он рассчитан на трех космонавтов.

Кроме того, в состав марсохода входят: пост управления, солнечные батареи, буровая установка, грузовая площадка, самоходные шасси. В том числе масса рекомендуемых компонентов – 0.2 тонны, масса энергоустановки – 0.5 тонн, мощность энергоустановки 8 кВт. Максимальное удаление от марсианского комплекса 120 км. Продолжительность одной экспедиции до 8 суток. Средняя скорость движения 8 километров в час. Объем гермоотсека 25 метров в квадрате. Габариты марсохода: высота от грунта – 3.5 м, ширина – 4.5 м, длина – 8 м. Общая масса марсохода – 6 тонн.

Рис. 18. Герметичный марсоход (НАСА)

Рис. 19. Герметичный марсоход (НПО «Энергия»)

5. Маневрирование в атмосфере Марса

Атмосферу Марса целесообразно использовать для аэродинамического торможения взлетно-посадочного комплекса (ВПК) при спуске с орбиты на поверхность этой планеты. Торможение будет проходить тем более эффективно, чем выше будет аэродинамическое сопротивление ВПК.

Для реализации максимального аэродинамического сопротивления необходимо, чтобы вдоль большей части траектории спуска площадь миделя ВПК относительно набегающего потока была максимальной.

При движении в атмосфере КА испытывает значительные перегрузки и сильный нагрев поверхности. Перегрузка

n=R/mg,

где R = Q + Y + Z² -сила полного аэродинамического сопротивления;

m – масса станции;

g – ускорение силы тяжести на поверхности Земли;

Q,Y,Z – соответственно сила лобового сопротивления, подъемная сила и боковая сила. Знак «минус» показывает, что сила полного аэродинамического сопротивления направлена против скорости.

В случае, когда на КА действует только сила лобового сопротивления, а подъемная и боковая силы равны нулю, спуск называется баллистическим. Если Y и Z ,то спуск называется планирующим.

Если при баллистическом спуске принять экспоненциальный закон изменения плотности атмосферы, то максимальную перегрузку можно приближенно оценить по формуле

n_max = - V²вх,

где V - коэффициент распределения плотности по высоте (р = р₀е^-vh); – угол входа КА в атмосферу (угол между вектором скорости и горизонтальной плоскостью, проведенный в точке входа);

V_вх - скорость КА в точке входа (в точке пересечения траектории спуска в верхней границы атмосферы);

е – основание натуральных логарифмов;

р₀ – плотность атмосферы у поверхности (для Земли р₀ = 1.393 кг/м³; V=1/7170м^-1).

Максимальное значение перегрузки достигается при скорости V = V_вх.

Угол входа при спуске с орбиты спутника выбирается в диапазоне 1 ⁰ – 10 ⁰ , т.к. от величины угла зависит дальность спуска.

Например, для Луны скорость входа в зависимости от выбранной траектории равна 2.55 – 3.3 км/сек, для Венеры 11 – 12.5 км/сек, а для Марса 5.5 – 8.2 км/сек.

Сила лобового сопротивления КА при спуске дается формулой

Q = C_x S,

где С_х – аэродинамический коэффициент;

р – плотность атмосферы;

V – скорость КА;

S – площадь миделева сечения КА.

Чем больше плотность атмосферы планеты, тем меньше требуется площадь миделева сечения для обеспечения торможения.