Wie steuern Mars-Raumfahrzeuge die Lage beim endgültigen Abstieg und bei der Landung?

Wenn ich mir Videos von Sonden ansehe, die nach dem Abschneiden der Fallschirme auf dem Mars landen, zeigen sie, wie der Lander letzte Ausrichtungsanpassungen vornimmt, bevor er aufsetzt.

Die Motoren scheinen keine Vektorreichweite zu haben, aber ich weiß nicht, ob dies eine Auslassung der Animation ist oder die Realität widerspiegelt.

Ich frage mich also, wie die Sonde ihr Nicken, Gieren und Rollen korrigiert.

Hinweis: Meine Frage bezieht sich auf die Lagekontrolle der jüngsten Marslander nach dem Fallschirm , nicht auf verschiedene Animationen, die es da draußen gibt. Es gab viele Landepläne auf dem Mars, es ist nicht notwendig, jeden durchzugehen, aber wenn es möglich ist, sich auf die neueren zu konzentrieren, wäre das am hilfreichsten.

Als Beispiel verweist diese Antwort auf Spaceflight 101 , in dem es heißt:

Sie werden im Impulsmodus betrieben, um die horizontale und vertikale Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu stoppen und es auch in der richtigen Ausrichtung für die Landung zu halten, was durch differentielles Pulsieren der Triebwerke erreicht wird, um das Nicken, Gieren und Rollen des Landers aktiv zu steuern.

aber es ist überhaupt nicht klar, wie das tatsächlich funktioniert.

ESA und Roskosmos:

NASA:

NASA/CSA/Universitäten:

Willkommen bei Space Exploration SE! Kannst du das Video verlinken?
Willkommen im Weltraum! Da mehrere verschiedene Missionen auf dem Mars gelandet sind – auf unterschiedliche Weise – wäre es hilfreich, wenn Sie identifizieren könnten, um welche Mission es sich handelt. Vielen Dank!
Das ist eine gute Frage! In dieser Antwort gibt es einige Informationen von Spaceflight 101 für InSight, aber ich denke nicht, dass es ausreicht, um Ihre Frage zu beantworten. Ich habe einige Änderungen vorgenommen, um klarer zu machen, dass es bei Ihrer Frage nicht um verschiedene Videos geht.

Antworten (1)

Es gibt 12 Triebwerke auf InSight, die um den äußeren Rand des Landers herum montiert sind und alle in einer festen, im Allgemeinen nach unten gerichteten Ausrichtung zeigen. Die Triebwerke haben elektrisch betriebene Ventile, die in ziemlich kurzen Impulsen betätigt werden können – das Triebwerk kann jeweils für den Bruchteil einer Sekunde feuern.

Durch unterschiedliche Steuerung der Rate und/oder Dauer der Impulse bei verschiedenen Triebwerken kann der Lander auf der einen oder anderen Seite mehr Aufwärtskraft erzeugen, wodurch er in die gewünschte Richtung kippt. Dies ist "differenzielles Pulsen". Ich glaube, ähnliche Systeme wurden bei Viking und MSL verwendet; bei Spirit & Opportunity bin ich mir nicht sicher.

Während der Endphase des Abstiegs, wenn der Lander stark bremsen muss, sind die Triebwerke meistens eingeschaltet, wobei sie kurz auf der einen oder anderen Seite abschalten, um die Fluglage zu kontrollieren, indem sie diese Seite eintauchen lassen.

Dies gibt Nick- und Giersteuerung. Die Rollkontrolle ist für den Abstieg etwas weniger kritisch, aber für mich sieht es so aus, als ob die Gruppen von Triebwerken an jeder Ecke des Landers leicht voneinander entfernt sind:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein unterschiedliches Pulsieren der Triebwerke in jeder Gruppe würde also eine kleine Rollkontrolle ergeben.

Die Beschreibung von Spaceflight101 legt nahe, dass die Triebwerke möglicherweise drosselbar sind, aber es ist mir nicht klar, ob dies bedeutet, dass durch Pulsieren ein zeitlich gemitteltes Schubniveau oder ein konstanter niedrigerer Schub erzeugt wird, indem das Treibmittelventil teilweise offen gehalten wird. Das Datenblatt von Aerojet beschreibt nicht genau dieses Modell. Die differentielle Drosselklappenstellungssteuerung funktioniert sowieso im Wesentlichen genauso wie die differentielle Impulssteuerung.

Bearbeitet an Adresse.
Wenn Sie den Artikel Spaceflight 101 nach "2.5" durchsuchen, wird ein scheinbar relevanter Abschnitt gefunden, aber ich verstehe ihn nicht wirklich.
Das betrifft die Triebwerke zur Flugbahnsteuerung, nicht die Landetriebwerke.
Hm, ich denke, die Lageregelung und die TCM-Triebwerke sind an der Backshell angebracht, nicht am Lander, daher muss die Rollsteuerung vollständig von den Landetriebwerken übernommen werden.
Vielleicht hat es aber etwas RCS für die Rolle. Ich glaube nicht, dass sie einfach eine Sonde starten würden, ohne die Rolle beim Sinkflug zu kontrollieren. Trotzdem vielen Dank für eure Antworten!
Wie steuern Mars-Raumfahrzeuge die Lage beim endgültigen Abstieg und bei der Landung?
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