Was wären ein paar Herausforderungen, um eine Landebahn auf dem Mars zu bauen?

Auf dem Mars ist die Atmosphäre dünn genug (etwa 1 % der Erdatmosphäre), dass es unpraktisch ist, den aerodynamischen Auftrieb während der Endphase der Landung zu nutzen.

Daher wäre ein horizontal landendes Fahrzeug viel weniger effizient als ein vertikaler Lander.

Selbst für erdkehrende Raumfahrzeuge, bei denen aerodynamischer Auftrieb relativ einfach zu erreichen ist, sind die Massenanforderungen für Flügel und Steuerflächen sowie ihre Wärmeschutzsysteme so hoch, dass sie nur dann attraktiv sind, wenn eine präzise Landung und Wiederverwendbarkeit erforderlich sind – und selbst dann vertikal Die treibende Landung im SpaceX-Stil ist wettbewerbsfähig.

Das Problem bei einer Landebahn auf dem Mars wäre die Größe. Da die Atmosphäre des Mars so dünn ist, müssten Sie sehr, sehr schnell (mehrere hundert Meilen pro Stunde) fliegen, um genug Auftrieb zu bekommen, um Ihren Abstieg genug zu stoppen, um sicher zu landen. Bei dieser Geschwindigkeit wäre das Aufsetzen unglaublich hart für die Räder, die höchstwahrscheinlich sofort platzen würden - ein Schleudern ist meiner Meinung nach sinnvoller, obwohl dies immer noch ein großes materialwissenschaftliches Problem ist. Angenommen, Sie haben es geschafft, die Räder / Kufen auf den Boden zu bringen, Sie müssten dann langsamer werden und anhalten. Die Luft ist zu dünn, als dass aerodynamisches Bremsen eine große Rolle spielen könnte, und die Schwerkraft ist gering, sodass Sie nicht die gleiche Traktion erhalten und viel sanfter bremsen müssten. Auch hier würde ein Schleudern auf dem Mars wahrscheinlich besser funktionieren, aber in beiden Fällen ist es so wird viel länger brauchen, um zu arbeiten, weil es weniger Schwerkraft gibt.

Aufgrund dieser Faktoren müsste eine Landebahn also viele, viele Kilometer lang sein. Die sehr dünne Atmosphäre macht auch die Steuerung eines Flugzeugs zu einer Herausforderung, und aufgrund der hohen Geschwindigkeiten wäre der Wenderadius eines Flugzeugs riesig, sodass Sie zum Ausgleich auch eine sehr breite Landebahn benötigen würden. Man bräuchte also eine Landebahn von der Größe Manhattans oder noch größer, um ein Flugzeug auf dem Mars landen zu können. Das wäre im Vergleich zu anderen Alternativen enorm kostspielig.

Neben der extrem dünnen Atmosphäre auf dem Mars und Bauhindernissen gibt es für mich zwei weitere Gründe , keine Landebahn auf dem Mars zu bauen.

Warum zweimal an denselben Ort gehen?

Der Mars ist groß. Es ist nicht so groß wie die Erde, aber es gibt immer noch eine ganze Menge unerforschtes Terrain, das für Studien interessant wäre. Durch den Bau einer Landebahn, selbst wenn Sie eine bauen können und sie überhaupt rentabel ist (was angesichts der anderen bisherigen Antworten höchst zweifelhaft erscheint), binden Sie erhebliche Ressourcen an einen einzigen Ort. Genauso wie man sich keine gute Vorstellung davon machen kann, wie die Erde aussieht, wenn man nur Manhattan oder den Marianengraben untersucht , haben Missionen absichtlich sehr unterschiedliche Landeplätze ausgewählt, zumindest teilweise, um verschiedene Teile des Mars genau zu untersuchen, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen die gesamte Geologie des Planeten .

Landungen sind nicht präzise genug

Unsere Marslandungen sind einfach nicht präzise genug, als dass eine Landebahn Sinn machen würde. Sie denken wahrscheinlich daran, dies zu tun:

während die Realität so aussieht:

Schauen Sie sich die Curiosity-Landung 2012 an. Eine Landeellipse von 12 x 4 Meilen oder 19 x 6,5 km mit einem Aufsetzen 2,4 km vom Zentrum entfernt ist viel zu ungenau, als dass eine Landebahn Sinn machen könnte. Sie müssten nicht nur überhaupt auf der Landebahn landen; Damit eine horizontale Landung auf einer Landebahn überhaupt Sinn macht, müssen Sie beim Auftreffen auf dem Boden genau in die richtige Richtung fliegen und sehr nahe an der richtigen Stelle auf der Landebahn aufschlagen. Wir reden hier nicht von ein paar Kilometern; Wir sprechen eher in der Größenordnung von zehn bis einigen hundert Metern.

Wir sind einfach noch nicht da, und ich frage mich, ob wir jemals dort sein werden, bevor wir eine signifikante menschliche Präsenz auf dem Mars haben, an diesem Punkt gibt es für diese Menschen produktivere Dinge zu tun, als einen großen Teil der Marsoberfläche in ihrer Nähe zu glätten und zu bedecken Basis, wo es für das Studium am besten zugänglich ist.

Das Space Shuttle war in der Lage, diese Art von Landung durchzuführen, aber es tat dies auf der Erde (mit einer Atmosphäre, die hundertmal dicker ist, mit entsprechenden Unterschieden in der Luftbremsung und der Auftriebsfähigkeit), und es hatte erhebliche Einschränkungen bei der Landung. Es gibt einen Grund, warum die Deorbit-Verbrennung als Landeverpflichtung bezeichnet wurde .

Im Grunde alle Herausforderungen eines mittelgroßen Bauprojekts, außer per Fernsteuerung aus mehreren Lichtminuten Entfernung, und Sie müssen zuerst alle Baumaschinen auf dem Mars landen.

Die Gewichtsreduzierung wäre nicht annähernd so viel wie 2/3. Kohlefaser hat etwa die doppelte Streckgrenze bei 2/3 Gewicht im Vergleich zu Aluminium, also würde dies theoretisch eine Gewichtsreduzierung von 2/3 bedeuten. In der Praxis wird ein Knicken wahrscheinlicher, und Kohlenstoff benötigt eine höhere Sicherheitsspanne für eine sichere Verwendung. Wenn Sie mir immer noch nicht glauben, vergleichen Sie das Gewicht in Fahrradrahmen. Gute High-End-Aluminiumrahmen wiegen normalerweise zwischen 2,5 und 3 Pfund, während Carbon zwischen 2 und 2,4 Pfund wiegt. Kohlenstoff verwendet normalerweise eine etwa 5-fache Sicherheitsmarge gegenüber 2 für Metalle. (Diese variieren stark, aber sie neigen dazu, ungefähr so ​​​​zu sein.)

Die Schwierigkeiten wären erheblich, schließlich würden Sie entweder die große Flügeloberfläche pro Gewicht oder die hohe Landegeschwindigkeit benötigen, die benötigt würden, aber ich glaube, mit der richtigen Sorgfalt und viel zusätzlicher Masse, um die erforderliche Struktur herzustellen, wäre dies möglich. Ich bin mir nicht sicher, warum Sie das bei einem Modul mit solchen Gewichtsstrafen tun würden. Die Power-Variante wäre meine Wahl.

Etwas, das sinnvoller wäre und dem widersprechen könnte, was die Leute sagen, ist die Verwendung eines Shuttle-ähnlich geformten Wiedereintrittsfahrzeugs mit einem kleinen Verhältnis von Fläche zu Gewicht. Es hätte nicht genug Auftrieb, um tatsächlich zu landen, und müsste daher eine angetriebene Landung haben. Sie würden aufgrund der Form im Vergleich zu ballistisch einen kleinen Gewichtsnachteil erleiden, aber die Vorteile wären niedrigere Temperaturen beim Wiedereintritt, niedrigere G-Lasten und eine größere Präzision am Landeplatz. es wäre nicht in der Lage, grobe Wiedereintrittsfehler zu korrigieren, würde aber eine weitaus größere Genauigkeit liefern. Und um das Missverständnis zu korrigieren, das in einem anderen Kommentar vorgebracht wurde. Ein richtig konstruiertes geflügeltes Wiedereintrittsfahrzeug hätte keine Probleme, den Luftwiderstand zu verringern und gleichzeitig den Auftrieb zu erhöhen, sodass ein Unterschwingen kein Problem wäre. Das Space Shuttle hat diese Fähigkeit.