Warum ist eine Airbaglandung auf dem Mond nicht realisierbar?

In dieser verwandten Frage wurde erklärt, dass die Unterschiede im Design zwischen einem Marsrover und einem Mondrover zu erheblich seien, um einen durch den anderen zu ersetzen. Einer der Punkte war, dass das Airbag-Landesystem für Mondlandungen nicht geeignet ist . Warum ist das?

Ich verstehe, dass das Airbag-Landesystem typischerweise von einem Fallschirm in einer Atmosphäre begleitet wird.

Ist es praktikabel, einen langsamen Anflug durchzuführen und dann Airbags für die Landung auf der Mondoberfläche auszulösen? Warum oder warum nicht?

Hey! Ich weiß: Verwenden wir übergroße Stoßdämpfer, die an Generatoren angeschlossen sind. So landen wir nicht nur sanft, sondern laden auch alle Tesla-Wallpacks in unserem Raumschiff auf!
Elon Musk landet Satellitenstart-Booster, ich wette, wenn ich gefragt werde, könnte diese Elektronik für sanfte unbemannte Mondlandungen angepasst werden.
@CrossRoads hatten wir 1969 die Computertechnik für eine sanfte Landung basierend auf Raketenschub. Die Motorleistungskurve war vollständig automatisch.

Antworten (3)

Eigentlich gibt es keinen Grund, warum ein Airbagsystem nicht auf dem Mond verwendet werden könnte oder dass es unter bestimmten Umständen keine gute Designentscheidung sein könnte.

Die MPF- und MER-Airbags nahmen die letzten 10 bis 26 m/s Geschwindigkeit heraus. Der Grund dafür , dass so viel Geschwindigkeit übrig war, war die Genauigkeit oder Ungenauigkeit des Gesamtimpulses der Feststoffraketenmotoren zusammen mit Unsicherheiten durch den kostengünstigen Radar-Höhenmesser und den daraus resultierenden Zeitpunkt der Zündung der Motoren. Die Verwendung von Feststoffraketenmotoren sorgte für einen masseeffizienten (sehr geringe Trockenmasse) und kostengünstigen Ansatz, jedoch mit der Strafe einer Airbagstufe, die ihm folgen musste.

Ich könnte mir die gleiche Situation für eine Mondlandung gut vorstellen. Sie könnten sich aus Kosten- und Massegründen für die Verwendung eines großen Feststoffraketenmotors entscheiden, um fast die gesamte Annäherungsgeschwindigkeit von beispielsweise 2 km / s zu verringern. Ich würde eine Gesamtimpulsgenauigkeit von etwa 0,5% erwarten, also etwa 10 m/s Rest. Hey, schau dir das an! Das ist genau in dem Bereich, den ein Airbag bewältigen könnte.

Gremlin Wranger wies darauf hin, dass es tatsächlich Airbag - Landungen auf dem Mond gegeben habe. Die Lander Luna 9 und Luna 13 der UdSSR verwendeten Airbags. Bilder davon, wie dieses System mit aufgeblasenen Airbags aussah, sind spärlich, aber hier ist ein Kunstwerk, das ich gefunden habe:

Karikatur der Landung von Luna 9

Hier sind einige nicht so tolle Fotos von Tests der Luna-Lander-Airbags auf der Erde:

Masseprüfung von Airbags

Per Vermeidung von Steinen bei der Landung auf dem Mars , würde ein Airbag eine alternative Strategie bieten, um auch die Landung auf felsigen oder geneigten Stellen zu vermeiden?
Die vor Steinen geschützten Airbags konnten wir vom Orbit aus nicht sehen, ebenso wie ein Lander mit Beinen und ausreichendem Abstand und Kippstabilität oder eine Rover-Aufhängung mit ähnlichen Fähigkeiten. Wir müssen immer noch große Felsen für einen Airbag oder die meisten anderen Lander vermeiden.

Bei der Landung des Pathfinders schlug das Airbagsystem mit etwa 20 m/s auf dem Boden auf. Dies scheint schnell zu sein, ist aber im Vergleich zu anderen Weltraumgeschwindigkeiten sehr langsam. Als der Pathfinder-Rover zur Landung auf dem Mars ankam, flog er mit etwa 7300 m/s. Um diese Geschwindigkeit auf Null zu bringen, leisteten die Fallschirme, der Hitzeschild und das Einzelfeuer-Raketentriebwerk ihre Arbeit, um die Geschwindigkeit etwa 12 Meter über der Oberfläche zu beenden, wo der mit Airbags bedeckte Lander abgeworfen wurde.

Für eine Mondmission machen Airbags nicht viel Sinn, da es außer einem Raketentriebwerk keine wirkliche Möglichkeit gibt, an Geschwindigkeit zu verlieren (Luftwiderstand ist praktisch nicht vorhanden). Um die Geschwindigkeit der Umlaufbahn des Mondes zu töten, brauchen Sie Antrieb. Wenn Sie bereits einen funktionsfähigen Raketenmotor und genügend Treibstoff haben, um die Geschwindigkeit bei der Landung auf etwas zu senken, das ein Airbag bewältigen kann, sagen wir 20 m/s, würde die gesamte zusätzliche Masse, die für ein Airbagsystem erforderlich ist, die winzige Menge an Treibstoff überwiegen erforderlich, um das letzte bisschen Geschwindigkeit in der schwachen Mondgravitation zu töten.

https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/marsentry.html

Liegt der Grund dafür, dass die Airbags zu viel Masse haben, nur darin, dass sie langlebig sein müssen? Ich denke, was ich meine, ist: Wie viel Verschwendung ist es / könnten die Airbags jemals leicht genug sein, um den Einbau zu rechtfertigen?
@R.Barrett Es ist nicht nur die zusätzliche Masse, sondern auch alle damit verbundenen Test- / Zuverlässigkeitsprobleme. Damit eine Airbaglandung funktioniert, müssen Sie zuerst die Raketentriebwerke verlangsamen, dann müssen sich die Airbags aufblasen (ganz zu schweigen davon, dass sie dann entleert werden, nicht im Weg stehen usw. usw.). Da die Motoren sowieso funktionieren müssen, können Sie sie auch für den letzten Teil der Reise verwenden, anstatt auf ein völlig anderes System umzusteigen und zu hoffen, dass es auch noch funktioniert.
Erwähnenswert ist auch, dass das Ausführen einer Standardverbrennung weniger Schutz des Rovers als Airbags und weniger Technik für die Entfaltung erfordert. Sie müssen ein Pyramidendesign mit Motoren und Gelenken haben, die stark genug sind, damit sich das Schiff selbst aufrichten kann, verglichen mit Curiosity, das nur Räder haben musste.
Zusätzlich zum bereits vorhandenen Antriebssystem mussten die Airbagsysteme auch über ein Radar verfügen, um die Höhe und Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf die Oberfläche zu messen. Die Messungen des Radars ermöglichen es der GNC-Software des Fahrzeugs, die Antriebsparameter (wie z. B. Arbeitszyklus des Triebwerks, Zeitsteuerung usw.) zu steuern, um die richtige Geschwindigkeit in der richtigen Höhe für die Auslösung des Airbag-geschützten Systems zu steuern. Die Navigationsunsicherheiten sind viel zu groß, um dies ohne diese Echtzeitmessungen zu versuchen. Wenn Sie diese bereits haben, ist es nicht viel mehr, ein Landeradar zu machen.
Ja. Entweder Sie entscheiden sich für ordentliche, einfache, robuste Airbags + Fallschirm, aber damit das funktioniert, benötigen Sie Atmosphäre, oder Sie entscheiden sich für einen Raketenantrieb / Skycrane, der riskanter ist, aber im Vakuum funktioniert (und mit der Größe besser skaliert) - und dann Du brauchst den Airbag einfach nicht. Es ist weniger "nicht lebensfähig" als "sinnlos".
Angesichts der Tatsache, dass die anderen beiden Antworten darauf hinweisen, dass Airbag-Landungen auf dem Mond nicht nur realisierbar sind, sondern auch stattgefunden haben, scheint es falsch, dies als die richtige Antwort zu bezeichnen.
@Lex Obwohl meine Antwort nur einen kleinen Teil dessen anspricht, warum Airbags derzeit nicht viel Sinn machen, denke ich, dass die anderen Kommentare meine Antwort erheblich ergänzen, insbesondere aus technischer / gestalterischer Sicht. Airbags wurden in der Vergangenheit vor allem deshalb auf dem Mond eingesetzt, weil das technische Know-how und die Mikroelektronik noch nicht da waren.
@Dragongeek Das Know-how und die Elektronik (kein "Mikro" erforderlich) waren damals alle verfügbar, da Surveyor 1 1966 eine treibende sanfte Landung auf dem Mond durchführte, im selben Jahr verwendete Luna 9 Airbags. Airbags waren damals aufgrund ihrer Einfachheit und Robustheit sinnvoll, machten 1997 und 2004 beim Mars erneut Sinn (als die Technologie eindeutig für eine sanfte Antriebslandung verfügbar war) und könnten aus denselben Gründen auch heute noch sinnvoll sein.
Vergessen Sie nicht, dass Sie auf dem Mars einen starken Schub benötigen, um zum Stillstand zu kommen, was durch Airbags vermieden werden kann. Auf dem Mond bräuchte man nur einen Bruchteil dieses Schubs. Die Größe des Motors, der Ihren Lander zum Mond schwebt, kann also viel kleiner sein
@StianYttervik Wo dieser Bruchteil 0,44 beträgt. Ihr „viel kleiner“ ist also etwa die Hälfte.
@MarkAdler Nun, da draußen summiert sich alles exponentiell - aber lassen Sie mich das anders formulieren. „Deutlich kleiner“

Frühe sowjetische Mondsonden wie Luna 9 verwendeten Airbags. Ich habe keine Referenz, vermute aber, dass der Designprozess der Antwort von Mark Adler entsprach, bei der der Stand der Technik einen kontrollierten Absturz erzielen konnte (Wiki listet 6 m / s auf), aber keine sanfte Landung.

Ein Buch von einem der Sojourner-Teams erwähnt die Unterstützung der Russen während der Entwurfsphase für die Landemethode, aber nicht, was das bedeutete.

Angesichts der Verbesserungen in den Steuersystemen und der Simulation vermute ich, dass es eine sehr seltsame Reihe von Designbeschränkungen sein würde, die Airbags zur besten Wahl für einen neu gebauten Mondlander gemacht haben.

Vielleicht um würfelsatgroße Sensoren von einem Mutterschiff während des Endanflugs einzusetzen?

Warum ist eine Airbaglandung auf dem Mond nicht realisierbar?
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