Treten Explorationsraumfahrzeuge entgegen der Marsrotation oder in derselben Richtung in die Marsatmosphäre ein?

Es ist immer von Vorteil, mit passender Rotation in die Atmosphäre eines Planeten einzudringen.
Im Fall der Erde ist der Unterschied eine ziemlich große effektive Fluggeschwindigkeit von 920 m / s zwischen dem Wiedereintritt in den Prograden oder dem Retrograden.

Beim Mars ist der Effekt kleiner, aber immer noch stark, bei etwa 485 m/s Unterschied.

Sogar auf dem Mond macht es einen Unterschied, aber so klein, dass es fast ignoriert werden kann. Nur 9m/s. Für den Mond überwiegen Orbitalparameter und Kommunikationslinien bei weitem die Annäherungsrichtung.

Es gibt kein Gesetz, das besagt, dass jede Sonde von diesem Effekt profitieren muss, und tatsächlich ist der Effekt für einige Sonden, die in die Polarregionen fliegen, völlig irrelevant. Aber als Faustregel ja. Ein Mars-Lander wird immer parallel zur Planetenrotation in seine Atmosphäre eintreten.

Von der nördlichen Hemisphäre aus gesehen neigen Raumfahrzeuge dazu, entgegen dem Uhrzeigersinn in die Umlaufbahn einzudringen. Dies liegt daran, dass die meisten Objekte im Sonnensystem mit Ausnahme von Venus, Uranus und einigen Asteroiden auf diese Weise umkreisen und rotieren. Eine Bewegung in Rotationsrichtung wird daher den erforderlichen Geschwindigkeitsverlust verringern, während ein Eintritt in die Umlaufbahn im Uhrzeigersinn ihn erhöhen würde.

Dies ist keine endgültige Regel, es ist jedoch durchaus möglich, im Uhrzeigersinn einzutreten, wenn der Hitzeschild den zusätzlichen Geschwindigkeitsverlust aushält, oder sogar über die Pole in eine polare Umlaufbahn mit einer mittleren Geschwindigkeitsänderung, wenn dies erforderlich ist, und dies hat Vorteile aus einer Vermessung Perspektive, da der gesamte Planet irgendwann in der Umlaufbahn direkt von oben betrachtet werden kann.

Siehe auch Antworten auf

• Wie stark beeinflusst die Rotation der Erde den Wiedereintritt und könnten wir dagegen vorgehen?
• Wenn Dinge auf dem Mars landen, welchen Bruchteil ihrer Geschwindigkeit entfernen sie durch Vortrieb?
• Unterschied im atmosphärischen Eintritt für Erde und Mars
• Irgendwelche versuchten Marslandungen ohne einen ablativen Hitzeschild? (soeben gefragt)

Antworten zu Welche Aspekte der Wiedereintrittserwärmung „skalieren in der 8. Potenz“? einschließlich meiner unnötig herabgestimmten Antwort dort erklären, dass die Strahlungserwärmung vom heißen Plasma zum Raumfahrzeug eine extrem starke Funktion der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Raumfahrzeug und der Atmosphäre ist, die sich mit dem Rest des Planeten dreht.

Ein Unterschied von 10 % in der Wiedereintrittsgeschwindigkeit könnte die Strahlungswärmebelastung eines Raumfahrzeugs, das in die Marsatmosphäre eindringt, verdoppeln ($1.1^8=2.14$).

Der Standard-Gravitationsparameter des Mars$GM$beträgt 4,2828E+13 m^3/s^2 und eine 111 km lange Marsumlaufbahn hat einen Radius von 4000 km. Die Umlaufgeschwindigkeit ist

und die Rotationsgeschwindigkeit der Atmosphäre in dieser Höhe beträgt etwa 241 m / s, so dass das Verhältnis von Strahlungserwärmung prograd zu retrograd wäre

und das ist ein großer unterschied!

Strahlungserwärmung ist ein großes Problem, und daher verdampfen ablative Hitzeschilde kontinuierlich und erzeugen eine Gasschicht, die für das vom Plasma abgestrahlte thermische Infrarotlicht etwas undurchlässig ist, so dass ein Großteil davon das Raumfahrzeug nie erreicht, aber nichts ist 100% effektiv, so Sie Ich möchte die Erwärmung trotzdem auf einem Minimum halten, indem ich mit der geringstmöglichen Relativgeschwindigkeit in die Atmosphäre eintritt.

Beachten Sie, dass das für die Landung auf dem Mars geplante SpaceX-Raumschiff wie das Space Shuttle Keramikfliesen und keinen ablativen Hitzeschild verwenden wird , sodass die Außenflächen der Fliesen direkt der vollen Strahlungswärme ausgesetzt sind.

Die Kacheln haben (hoffentlich) ein hohes Reflexionsvermögen für thermisches Infrarot und eine geringe Wärmeleitfähigkeit, so dass die thermische Belastung der Schiffsstruktur hinter den Kacheln gering ist. Es wird auch aerodynamische Flossen verwenden, um seine Sinkgeschwindigkeit etwas zu reduzieren, damit es mehr Geschwindigkeit ablassen kann, bevor es dichtere Teile der Atmosphäre erreicht.

Da es jedoch keinen ablativen Hitzeschild gibt, der die Erwärmung durch Strahlung blockiert, wird es sicherlich von der reduzierten relativen Geschwindigkeit profitieren, mit der es mit der Rotation der Marsatmosphäre eindringt , anstatt dagegen.

Quelle: Vortrag Nr. 1: Staupunktheizung