В ЦАГИ исследуют движение космического корабля в атмосфере Марса

Широкие высохшие каналы и разветвленные долины на поверхности планеты говорят о том, что здесь когда-то текли реки и шли дожди, а климат, возможно, был влажным и теплым. Вероятность найти следы биологической жизни существует, и это является одной из научных задач совместного проекта российских ученых и Европейского космического агентства «ЭкзоМарс».

В 2020 году по этой программе планируется запуск космического комплекса «ЭкзоМарс», состоящего из перелетного, десантного модуля и адаптера с системой отделения их друг от друга. Спускаемый (десантный) аппарат должен доставить на поверхность «красной планеты» марсоход Европейского космического агентства и российскую посадочную платформу с комплексом научной аппаратуры. Решением этой задачи интересуются и ученые Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»). Например, молодые специалисты ЦАГИ инициировали самостоятельное численное исследование по движению спускаемого аппарата в атмосфере Марса и тепловым нагрузкам на него в этот момент.

В частности, изучался процесс абляции — плавления-испарения специального защитного слоя марсианского аппарата под воздействием теплового потока, за счет чего эффективно снижается перегрев конструкционных элементов. С помощью разработанного в ЦАГИ авторского программного кода воссоздавались простейшая атмосфера Марса и траекторное движение в ней десантного модуля со скоростью 7–8 Маха. Абляция при этом моделировалась способом выдува газа с лобовой поверхности аппарата. «Нам важно было посмотреть все это с точки зрения ламинарно-турбулентного перехода. Уменьшая, с одной стороны, тепловые потоки с помощью абляции, из-за сильного испарения с поверхности аппарата мы можем получить неустойчивое течение в пограничном слое, что может привести к турбулентности. Суть исследования — сохранить баланс, чтобы корабль не „сгорел“ в марсианской атмосфере и не нарушил траекторию, чтобы он успешно долетел до „красной планеты“ и выполнил свою миссию», — рассказала старший научный сотрудник отделения аэротермодинамики гиперзвуковых летательных аппаратов и объектов ракетно-космической техники ФГУП «ЦАГИ», кандидат физико-математических наук Наталья Пальчековская.

На данный момент получены промежуточные результаты, которые дадут возможность численно смоделировать реальные условия обтекания спускаемого аппарата в марсианской атмосфере при небольших углах атаки до 10 градусов. Исследования продолжатся в этом году.

Проект «ЭкзоМарс» — это совместная программа Европейского космического агентства и российской госкорпорации «Роскосмос» по исследованию Марса. По программе уже осуществлен запуск автоматической межпланетной станции «Экзомарс-2016». В 2020 году планируется второй этап проекта — доставка на Марс с помощью спускаемого аппарата европейского марсохода и российской платформы, которая начнет работать на поверхности «красной планеты» как долгоживущая автономная научная станция.