आने वाले दशकों में, मंगल के लिए कई मिशनों की योजना बनाई गई है, जिसमें पहली बार अंतरिक्ष यात्रियों को भेजने के प्रस्ताव शामिल हैं। यह कई लॉजिस्टिक और तकनीकी चुनौतियां प्रस्तुत करता है, जो कि विकिरण के खिलाफ बढ़ती सुरक्षा की आवश्यकता के लिए सरासर दूरी से है। इसी समय, लाल ग्रह पर उतरने की कठिनाई भी है, या जिसे "मार्स कर्स" कहा जाता है।
अधिक मामलों को जटिल करने के लिए, भविष्य के मिशन (विशेष रूप से चालक दल के अंतरिक्ष यान) का आकार और द्रव्यमान वर्तमान प्रवेश, वंश और लैंडिंग (EDL) तकनीक की क्षमता से परे होगा। इसे संबोधित करने के लिए, एयरोस्पेस वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक अध्ययन जारी किया, जिसमें दिखाया गया है कि कैसे कम ऊंचाई वाले ब्रेकिंग थ्रस्ट और फ्लाइट-पाथ एंगल के बीच एक व्यापार-बंद भारी मिशन के लिए मंगल पर सुरक्षित रूप से उतरने की अनुमति दे सकता है।
अध्ययन, जो हाल ही में सामने आया अंतरिक्ष यान और रॉकेट के जर्नल, क्रिस्टोफर जी। लॉरेंज और ज़ाचरी आर। पुटनम द्वारा लिखा गया - क्रमशः एयरोस्पेस कॉर्पोरेशन के साथ एक शोधकर्ता और इलिनोइस विश्वविद्यालय में एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर। साथ में, उन्होंने अलग-अलग लैंडिंग रणनीतियों की जांच की, जो देखने के लिए "मंगल श्राप" को पार कर सकती हैं।
सीधे शब्दों में कहें, तो मंगल पर उतरना एक कठिन व्यवसाय है, और 1960 के दशक के बाद से अंतरिक्ष यान का केवल 53% ही वहां भेजा जा सका है। आज तक, मंगल ग्रह पर सफलतापूर्वक उतरने वाला सबसे भारी वाहन था जिज्ञासा रोवर, जिसका वजन 1 मीट्रिक टन (2,200 पाउंड) था। भविष्य में, नासा और अन्य अंतरिक्ष एजेंसियों ने 5 से 20 टन तक के द्रव्यमान के साथ पेलोड भेजने की योजना बनाई है, जो पारंपरिक ईडीएल रणनीतियों से परे है।
ज्यादातर मामलों में, इसमें मच 30 तक की हाइपरसोनिक गति से मंगल ग्रह के वायुमंडल में प्रवेश करने वाला एक वाहन शामिल होता है और फिर हवा के घर्षण के कारण जल्दी से धीमा हो जाता है। एक बार जब वे मच 3 में पहुंचते हैं, तो वे एक पैराशूट तैनात करते हैं और अपने रिटायरकेट्रेट्स को और धीमा करने के लिए फायर करते हैं। पुतनाम के अनुसार, भारी मिशनों के साथ समस्या यह है कि पैराशूट सिस्टम बढ़ते वाहन द्रव्यमान के साथ अच्छी तरह से पैमाने पर नहीं हैं।
दुर्भाग्य से, रिट्रोकेटबोर्ड इंजन बहुत सारे प्रणोदक को जलाते हैं, जो समग्र वाहन द्रव्यमान में जोड़ता है - जिसका अर्थ है कि भारी प्रक्षेपण वाहनों की आवश्यकता होती है और मिशन अधिक लागत समाप्त हो जाते हैं। इसके अलावा, एक अंतरिक्ष यान को जितने अधिक प्रोपेलेंट की आवश्यकता होती है, पेलोड, कार्गो और चालक दल के लिए यह कम मात्रा में छूट सकता है। प्रो। पुटमैन ने इलिनोइस एयरोस्पेस प्रेस विज्ञप्ति में बताया:
"नया विचार पैराशूट को खत्म करना और वंश के लिए बड़े रॉकेट इंजन का उपयोग करना है ... जब एक वाहन हाइपरसोनिक रूप से उड़ रहा है, इससे पहले कि रॉकेट इंजन निकाल दिए जाते हैं, कुछ लिफ्ट उत्पन्न होती है और हम स्टीयरिंग के लिए उस लिफ्ट का उपयोग कर सकते हैं। अगर हम गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को आगे बढ़ाते हैं ताकि यह समान रूप से पैक न हो, लेकिन एक तरफ भारी हो, तो यह एक अलग कोण पर उड़ान भरेगा। "
शुरुआत के लिए, लॉरेंज और पुतनाम ने दबाव के अंतर की जांच की, जो किसी वाहन के आसपास तब होता है जब वह मंगल के वायुमंडल से टकराता है। मूल रूप से, वाहन के चारों ओर का प्रवाह वाहन के तल की तुलना में शीर्ष पर अलग होता है, जो एक दिशा में लिफ्ट बनाता है। इस जीवन का उपयोग वाहन को चलाने के लिए किया जा सकता है क्योंकि यह वायुमंडल से होकर गिरता है।
जैसा कि पुत्नाम ने समझाया था, शिल्प या तो शिल्प को सही ढंग से उतारने के लिए इस बिंदु पर अपने रेट्रोकार्ड का उपयोग कर सकता है, या यह अपने प्रणोदक को बड़े पैमाने पर बड़े पैमाने पर संभव भूमि को संरक्षित कर सकता है - या दोनों के बीच एक संतुलन मारा जा सकता है। अंत में, यह एक सवाल है कि आप रॉकेट को किस ऊंचाई पर रखते हैं। जैसा कि पूनम ने कहा:
"सवाल यह है कि अगर हम जानते हैं कि हम अवर इंजन को प्रकाश में लाने जा रहे हैं, तो कहें, मच 3, हमें हाइपरसोनिक शासन में वायुगतिकीय रूप से वाहन को कैसे चलाना चाहिए ताकि हम न्यूनतम मात्रा में प्रणोदक का उपयोग करें और अधिकतम द्रव्यमान का उपयोग करें पेलोड जो हम उतर सकते हैं? सतह पर हम [भूमि] जितना द्रव्यमान बढ़ा सकते हैं, उसे बढ़ाने के लिए, जिस ऊँचाई पर आप अपने वंश इंजनों को प्रज्वलित करते हैं, वह महत्वपूर्ण है, लेकिन आपके वेग सदिश क्षितिज के साथ कोण भी बनाते हैं - आप किस तरह से आ रहे हैं। "
इस अध्ययन में एक और महत्वपूर्ण पहलू निहित है, जहां लोरेंज और पुतनाम ने मूल्यांकन किया कि लिफ्ट वेक्टर का सबसे अच्छा उपयोग कैसे किया जाए। उन्होंने पाया कि लिफ्ट वेक्टर के साथ मंगल के वातावरण में प्रवेश करना सबसे अच्छा था, इसलिए वाहन गोताखोरी कर रहा है, और फिर लिफ्ट को स्विच करने और कम ऊंचाई पर उड़ान भरने के लिए (समय और वेग के आधार पर)।
"यह वाहन को कम समय में उड़ान भरने में सक्षम बनाता है जहां वायुमंडलीय घनत्व अधिक है," पुटनम ने कहा। "यह ड्रैग को बढ़ाता है, ऊर्जा की मात्रा को कम करता है जिसे वंश इंजन द्वारा हटाया जाना चाहिए।"
इस अध्ययन के निष्कर्ष भविष्य के मिशन को मंगल को सूचित कर सकते हैं, विशेष रूप से जहां कार्गो और चालक दल के परिवहन वाले भारी अंतरिक्ष यान चिंतित हैं। हालांकि यह EDL रणनीति एक अधिक तंत्रिका-निराकरण लैंडिंग के लिए बनाएगी, लेकिन चालक दल के सुरक्षित रूप से उतरने और "ग्रेट गेलेक्टिक घोउल" के सामने नहीं झुकना होगा।
मंगल से परे, यह अध्ययन अन्य सौर निकायों पर पतले वायुमंडल वाले लैंडिंग के लिए निहितार्थ हो सकता है। अंत में, लोरेंज और पुतनाम की एक हाइपरसोनिक प्रविष्टि की रणनीति और एक कम ऊंचाई वाली ब्रेकिंग थ्रस्ट सभी प्रकार के खगोलीय पिंडों के लिए क्रू मिशन के साथ सहायता कर सकती है।
