Опасные волны Марса разгаданы: что это значит для космических кораблей

Каждая экспедиция к Марсу сталкивается с серьезным вызовом: при входе в его атмосферу корабли испытывают экстремальные тепловые нагрузки. Ошибки в расчётах могут привести к потере аппарата, а значит, и многолетних усилий учёных.

Новое открытие российских исследователей

Учёные из Санкт-Петербурга разработали модель, позволяющую детально изучить ударные волны, возникающие в атмосфере Марса. Это существенно увеличивает безопасность космических миссий.

Почему атмосфера Марса требует особого подхода

Основным компонентом марсианской атмосферы является углекислый газ (CO₂). При гиперзвуковых скоростях он ведёт себя по-особенному, образуя сложные ударные волны, которые отличаются от земных аналогов.

Именно поэтому стандартные методы расчёта оказываются неточными, что может привести к ошибкам в конструкции теплозащитных экранов космических аппаратов.

В чём особенность новой модели

Учёные построили уникальную математическую модель, которая анализирует процессы на микроуровне, учитывая:

• Столкновения молекул.
• Колебательную релаксацию углекислого газа.
• Влияние инертных газов (например, гелия).

Профессор Елена Кустова, заведующая кафедрой гидроаэромеханики СПбГУ, объясняет:

"Наша модель основывается на кинетической теории и позволяет точно определять важнейшие параметры ударных волн, обеспечивая более надёжные прогнозы поведения аппаратов при входе в атмосферу Марса".

Неожиданное влияние диффузии

Оказалось, что процесс диффузии (перемешивания газов) сильно влияет на теплопередачу в смеси CO₂ и гелия. Ранее этот фактор не учитывался, что приводило к занижению тепловых нагрузок примерно в два раза.

Новая модель исправляет этот недостаток, позволяя создать более надёжную теплозащиту.

Самостоятельность исследований

Учёные полностью разработали и численно реализовали модель самостоятельно, избегая готовых решений. Это гарантирует уникальность и высокую точность полученных результатов.

Уточнения

Атмосфе́ра (от др.-греч. ἀτμός - "пар" и σφαῖρα - "сфера") — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией.