Exploración de Marte utilizando planeadores
Autores: Bouskela, Adrien; Kling, Alexandre; Schuler, Tristan; Shkarayev, Sergey; Kalita, Himangshu; Thangavelautham, Jekan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Exploración de Marte utilizando planeadores
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Planeadores
Exploración de Marte
Vuelo dinámico
Gradientes de viento atmosférico
CubeSats
Clase del Laboratorio Científico de Marte
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Presentamos el diseño preliminar de planeadores, utilizados para la exploración de Marte. Los planeadores mitigan las limitaciones de peso y almacenamiento de energía tradicionalmente asociadas con el vuelo motorizado al explotar en su lugar los gradientes de viento atmosférico para el vuelo dinámico y las corrientes térmicas para el vuelo estático. Las ecuaciones de movimiento para los planeadores se combinaron con los perfiles de viento del Sistema de Modelado Atmosférico Regional de Marte (MRAMS) para dos sitios representativos: el cráter Jezero, sitio de aterrizaje de Perseverance, y sobre una sección del cañón Valles Marineris. Se obtuvieron trayectorias de vuelo óptimas a partir del problema de optimización restringida, utilizando el coeficiente de sustentación y el ángulo de alabeo como parámetros de control. Los resultados numéricos para ciclos completos de vuelo dinámico demostraron que la energía total del planeador al final de un ciclo de vuelo aumenta entre un 6.8% y un 11%. La ausencia de un sistema de propulsión, que permite un factor de forma compacto, significa que los planeadores pueden ser empaquetados en CubeSats y desplegados como cargas útiles secundarias a un costo relativamente bajo; proporcionando datos científicos sobre ubicaciones inaccesibles por los actuales módulos de aterrizaje y rovers. Se consideran varios métodos de despliegue de planeadores, incluyendo el despliegue rápido durante la Entrada, Descenso y Aterrizaje (EDL) de un vehículo de clase Laboratorio Científico de Marte (MSL) y el despliegue lento utilizando un globo.
Descripción
Presentamos el diseño preliminar de planeadores, utilizados para la exploración de Marte. Los planeadores mitigan las limitaciones de peso y almacenamiento de energía tradicionalmente asociadas con el vuelo motorizado al explotar en su lugar los gradientes de viento atmosférico para el vuelo dinámico y las corrientes térmicas para el vuelo estático. Las ecuaciones de movimiento para los planeadores se combinaron con los perfiles de viento del Sistema de Modelado Atmosférico Regional de Marte (MRAMS) para dos sitios representativos: el cráter Jezero, sitio de aterrizaje de Perseverance, y sobre una sección del cañón Valles Marineris. Se obtuvieron trayectorias de vuelo óptimas a partir del problema de optimización restringida, utilizando el coeficiente de sustentación y el ángulo de alabeo como parámetros de control. Los resultados numéricos para ciclos completos de vuelo dinámico demostraron que la energía total del planeador al final de un ciclo de vuelo aumenta entre un 6.8% y un 11%. La ausencia de un sistema de propulsión, que permite un factor de forma compacto, significa que los planeadores pueden ser empaquetados en CubeSats y desplegados como cargas útiles secundarias a un costo relativamente bajo; proporcionando datos científicos sobre ubicaciones inaccesibles por los actuales módulos de aterrizaje y rovers. Se consideran varios métodos de despliegue de planeadores, incluyendo el despliegue rápido durante la Entrada, Descenso y Aterrizaje (EDL) de un vehículo de clase Laboratorio Científico de Marte (MSL) y el despliegue lento utilizando un globo.