Создана модель для расчета условий входа в атмосферу Марса

Механики СПбГУ создали математическую модель для расчета условий безопасной посадки космических аппаратов на Марс, Венеру и спутники Юпитера, где в атмосфере преобладает углекислый газ. Программу можно использовать и для снижения парникового эффекта на Земле.

В марсианской атмосфере преимущественно содержится углекислый газ, поэтому для безопасной посадки космических аппаратов на планету ученые рассчитывают множество параметров с помощью математических моделей

Источник: NASA

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали уникальную методику расчета неравновесности углекислого газа, которая окажется полезной при посадках на некоторые планеты и тела Солнечной системы.

Гиперзвуковые полеты на Марс, которые в перспективе помогут человечеству освоить Красную планету, при вхождении в ее атмосферу будут сопровождаться ударными волнами в углекислом газе и его смесях с инертными газами. Чтобы посадка проходила успешно и безопасно, нужно учитывать параметры неравновесного газа и тепловых потоков. Математическая модель российских ученых повысит безопасность будущих миссий и позволит корректно проектировать теплозащиту космических аппаратов.

Заведующая кафедрой гидроаэромеханики СПбГУ, профессор РАН Елена Кустова объяснила, что все уравнения и коэффициенты переноса (теплопроводность, вязкость, диффузия) в разработанной модели выводятся теоретически, и диффузия в них учитывается впервые. Поскольку модель полностью самосогласованная, расчеты выполняются без использования эмпирических данных и готовых решений.

Подобные расчеты также могут пригодиться при организации миссий на Венеру

Источник: Kandinsky 3.1

Ученые выявили влияние диффузии на теплопередачу в смеси углекислого газа и гелия. Традиционный подход эту взаимосвязь не учитывал, ввиду чего показатели теплового потока занижались в два раза. Новая разработка позволяет формировать прогнозы нагрева спускаемых космических аппаратов с высокой точностью.

Программа подходит для расчета параметров в газовых средах с высоким уровнем СО₂, в том числе Венеры и некоторых спутников Юпитера. Универсальность модели позволяет использовать ее и для задач на Земле: усовершенствования методов переработки углекислого газа и замедления глобального потепления.

Разработка не имеет полных аналогов в мире и учитывает множество колебательных состояний углекислого газа. Модель можно использовать как в развернутом (6−8 тыс. уравнений), так и сокращенном варианте (около десятка уравнений). Программа позволяет моделировать неравновесные ситуации в газе для предстоящих полетов и интерпретировать результаты текущих экспериментов, проводимых на аэродинамических установках, в ударных трубах и соплах.

Ранее Наука Mail рассказывала, что крупнейший марсианский каньон хотят исследовать с помощью вертолетов.