Почему посадка подушки безопасности на Луну невозможна?

В этом связанном вопросе было объяснено, что различия в конструкции между марсоходом и луноходом слишком существенны, чтобы заменить один на другой. Одним из сделанных замечаний было то, что система посадки с подушкой безопасности не подходит для посадки на Луну . Почему это?

Я понимаю, что система посадки с подушкой безопасности обычно сопровождается парашютом в атмосфере.

Возможно ли выполнить медленный заход на посадку, а затем развернуть подушки безопасности для посадки на поверхность Луны? Почему или почему нет?

Привет! Я знаю: давайте использовать увеличенные амортизаторы, подключенные к генераторам. Таким образом, мы не только аккуратно приземлимся, но и зарядим все настенные рюкзаки Tesla на нашем космическом корабле!
Илон Маск занимается посадкой ракет-носителей для запуска спутников, и я уверен, что если их спросят, эта электроника может быть адаптирована для плавной беспилотной посадки на Луну.
@CrossRoads у нас была компьютерная технология для мягкой посадки на основе ракетной тяги еще в 1969 году. Кривая мощности двигателя была полностью автоматической.

Ответы (3)

На самом деле нет никаких причин, по которым систему подушек безопасности нельзя было бы использовать на Луне или что в некоторых обстоятельствах это не могло бы быть хорошим конструктивным решением.

Подушки безопасности MPF и MER снижали скорость на последних 10–26 м/с. Причиной того , что осталось так много скорости, была точность или неточность общего импульса твердотопливных двигателей, а также погрешности недорогого радиолокационного высотомера и, как следствие, время зажигания двигателей. Использование твердотопливных ракетных двигателей обеспечило массоэффективный (очень малая сухая масса) и недорогой подход, но за счет ступени воздушной подушки, которая должна была следовать за ней.

Я легко мог представить ту же ситуацию для посадки на Луну. Вы можете решить использовать большой твердотопливный двигатель, чтобы уменьшить почти всю скорость сближения, скажем, 2 км/с, по соображениям стоимости и массы. Я бы ожидал 0,5% или около того общей точности импульса, то есть около 10 м/с остатка. Эй, посмотри на это! Это как раз тот диапазон, с которым может справиться подушка безопасности.

GremlinWranger отметил, что на самом деле на Луну приземлялись подушки безопасности. В спускаемых аппаратах СССР « Луна-9 » и « Луна-13 » использовались подушки безопасности. Изображения того, как эта система выглядела с надутыми подушками безопасности, скудны, но вот один рисунок, который я нашел:

мультфильм о посадке Луны 9

Вот несколько не очень удачных фотографий испытаний подушек безопасности посадочного модуля Luna на Земле:

земляные испытания подушек безопасности

Избегая камней при посадке на Марсе , предлагает ли подушка безопасности альтернативную стратегию для избежания приземления на скалистые или наклонные участки?
Подушки безопасности защищали от камней, которые мы не могли видеть с орбиты, как и посадочный модуль на ножках с достаточным клиренсом и устойчивостью к наклону, или подвеска вездехода с аналогичными возможностями. Нам по-прежнему нужно избегать больших камней для подушки безопасности или любого другого посадочного модуля.

Во время посадки Pathfinder система подушек безопасности ударилась о землю на скорости около 20 м/с. Это кажется быстрым, но по сравнению с другими космическими скоростями это очень медленно. Когда марсоход прибыл на Марс, он двигался со скоростью около 7300 м/с. Чтобы свести эту скорость к нулю, парашюты, теплозащитный экран и ракетный двигатель одиночного огня сделали свою работу, чтобы снизить скорость примерно в 12 метрах над поверхностью, где был сброшен посадочный модуль с подушкой безопасности.

Для лунной миссии подушки безопасности не имеют особого смысла, потому что нет никакого реального способа потерять скорость, кроме ракетного двигателя (сопротивление практически отсутствует). Чтобы убить скорость лунной орбиты, вам нужен двигатель. Теперь, если у вас уже есть действующий ракетный двигатель и достаточно топлива, чтобы снизить скорость при посадке до уровня, с которым может справиться подушка безопасности, скажем, 20 м/с, вся дополнительная масса, необходимая для системы подушки безопасности, перевесит мизерное количество топлива. требуется, чтобы убить последний бит скорости в слабой лунной гравитации.

https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/marsentry.html

Причина, по которой подушки безопасности слишком большие, заключается в том, что они должны быть долговечными? Я думаю, что я имею в виду: насколько это пустая трата / могут ли подушки безопасности когда-либо быть достаточно легкими, чтобы оправдать их включение?
@R.Barrett Это не просто дополнительная масса - это все проблемы с тестированием / надежностью, которые с этим связаны. Чтобы приземление с подушкой безопасности сработало, сначала ракетные двигатели должны замедлить вас, затем подушки безопасности должны надуться (не говоря уже о том, чтобы сдуться, не мешать и т. д. и т. д.). Поскольку двигатели все равно должны работать, вы можете использовать их всю дорогу, вместо того, чтобы переключаться на совершенно другую систему и надеяться, что она все еще работает, для последней части пути.
Также стоит упомянуть, что для стандартного сжигания потребуется меньше защиты марсохода, чем подушки безопасности, и меньше инженерных работ для развертывания. Вы должны иметь конструкцию пирамиды с двигателями и соединениями, достаточно мощными, чтобы корабль мог выровняться, по сравнению с Curiosity, у которого просто должны были быть колеса.
В дополнение к уже имеющейся силовой установке системы подушек безопасности также должны были иметь радар для измерения высоты и скорости корабля относительно поверхности. Измерения радара позволяют программному обеспечению GNC корабля управлять параметрами движения (такими как рабочий цикл подруливающего устройства, синхронизация и т. Д.), Чтобы выбрать правильную скорость на нужной высоте для срабатывания системы, защищенной подушкой безопасности. Неопределенности навигации слишком велики, чтобы пытаться это делать без этих измерений в реальном времени. Если они у вас уже есть, сделать посадочный радар не так уж и сложно.
Ага. Либо вы идете с аккуратными, простыми, надежными подушками безопасности + парашютом, но для этого вам нужна атмосфера, либо вы выбираете ракетный двигатель/небесный кран, который более рискован, но работает в вакууме (и лучше масштабируется с размером) - и тогда вам просто не нужна подушка безопасности. Это не столько «нежизнеспособно», сколько «бессмысленно».
Учитывая, что два других ответа указывают на то, что посадки подушек безопасности на Луну не только возможны, но и имели место, кажется неправильным называть этот ответ правильным.
@Lex, хотя мой ответ касается лишь небольшой части того, почему подушки безопасности в настоящее время не имеют большого смысла, я думаю, что другие комментарии значительно дополняют мой ответ, особенно с точки зрения проектирования / дизайна. Основная причина, по которой в прошлом на Луне использовались подушки безопасности, заключается в том, что технических ноу-хау и микроэлектроники еще не было.
@Dragongeek Ноу-хау и электроника (не требуется «микро») были доступны тогда, поскольку Surveyor 1 совершил мягкую посадку на Луну в 1966 году, в том же году, когда Luna 9 использовала подушки безопасности. Подушки безопасности имели смысл тогда из-за простоты и надежности, снова имели смысл на Марсе в 1997 и 2004 годах (когда ясно, что технология мягкой пропульсивной посадки была доступна) и все еще могут иметь смысл сегодня по тем же причинам.
Не забывайте, что на Марсе нужна серьезная тяга, чтобы зависнуть до полной остановки, чего можно избежать с помощью подушек безопасности. На Луне вам понадобится лишь часть этой тяги. Таким образом, размер двигателя, который парит ваш посадочный модуль на Луне, может быть намного меньше.
@StianYttervik Где эта дробь равна 0,44. Таким образом, ваше «намного меньше» составляет около половины.
@MarkAdler Ну, все это складывается экспоненциально, но позвольте мне перефразировать это. «Значительно меньше»

Ранние советские лунные зонды, такие как «Луна-9 », действительно использовали подушки безопасности. У меня нет ссылки, но подозреваю, что процесс проектирования соответствовал ответу Марка Адлера, где современное состояние могло привести к контролируемому сбою (в вики указано 6 м / с), но не к мягкой посадке.

В книге одного из членов команды Sojourner упоминается помощь русских на этапе проектирования метода посадки, но не то, что это означает.

Учитывая улучшения в системах управления и симуляции, я подозреваю, что это был бы очень странный набор конструктивных ограничений, которые сделали подушки безопасности лучшим выбором для новой сборки лунного посадочного модуля.

Может быть, развернуть датчики размером с кубсат с головного корабля во время последнего захода на посадку?

Почему посадка подушки безопасности на Луну невозможна?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v