¿A qué distancia de la cápsula de entrada se puede colocar el paracaídas supersónico del sistema LDSD para Marte?

En esta entrevista en NASA Edge, Ian Clark, investigador principal del Desacelerador Supersónico de Baja Densidad, habló sobre el entorno en el que debe operar la parte del sistema del paracaídas:

Los paracaídas son dispositivos muy volubles, particularmente los paracaídas supersónicos. Cuando tenemos que usarlos como lo hacemos en Marte, es detrás de un vehículo muy grande y contundente. Ese vehículo está gritando a través de la atmósfera. Está haciendo un agujero en la atmósfera. Todo el aire se precipita detrás de él para llenar el vacío que está creando. Eso crea un entorno muy turbulento y muy inestable para que viva el paracaídas.

Cuanto más lejos está el paracaídas del vehículo, menos turbulencia hay. Entonces, ¿qué limita la distancia a la que se puede implementar?

Paracaídas desacelerador supersónico LDSD

Si la ilustración anterior muestra la cápsula de 6 m con el SIAD desplegado, no parece estar a escala: el paracaídas mide 33,5 m. ¿Es de una combinación diferente de paracaídas y SIAD? ¿Representa con precisión las proporciones utilizadas en el sistema real?

Respuestas (2)

Puede que el diagrama no esté exactamente a escala, pero está más cerca de lo que piensas. El paracaídas mide 30,5 metros (no 33,5), donde ese es el diámetro construido , denominado D0. Ese es el diámetro de, efectivamente, el material del paracaídas tendido en el suelo. El diámetro de la falda cuando vuela es aproximadamente el 83% del diámetro construido, pero varía a medida que respira el paracaídas. Por lo tanto, no se usa como especificación para un paracaídas.

Nos gusta mantener el paracaídas a unos diez diámetros del cuerpo delantero para limitar sus efectos. Cuanto más retroceda, más poderoso debe ser el cañón para dispararlo, lo que tiene un impacto negativo en el sistema. Preferimos vivir con el comportamiento del paracaídas allí atrás, que produce casi toda la resistencia que tendría sin cuerpo delantero, que tratar de retrasarlo más. Pero necesitamos entender ese comportamiento para modelarlo adecuadamente en simulaciones.

Todo depende de la separación del flujo alrededor del módulo; la formación de vórtices es el contribuyente más importante a la turbulencia, y si el flujo ha convergido completamente antes de llegar al paracaídas, ¡eso es genial! Por lo tanto, no es algo que pueda determinar como regla general, no existe una regla general que no sea "cuanto más lejos, mejor": depende de cómo se vea la dinámica de fluidos del flujo alrededor del módulo.

¿Ayuda si limito la pregunta solo al sistema LDSD para Marte?
@briligg: Ciertamente, pero la mejor respuesta se encontraría conectando este módulo con aspecto de panqueque en el flujo con los números de Reynolds correctos y observando dónde parece ocurrir la separación hasta. Según tengo entendido, no existe una regla general real que pueda usar para un problema como la turbulencia, especialmente en un entorno fluido atípico como la atmósfera marciana en el reingreso hipersónico. Es un problema complejo. Consulte este documento para obtener un trabajo interesante y algo relacionado: es lo que pensé cuando leí su pregunta.
La sección sobre Aerodinámica y Aerotermodinámica en la página 11 parece ser la parte relevante, si alguien más va a mirarla.
En cualquier caso, reduje el alcance de la pregunta en función de su entrada. Espero que se pueda decir más sobre las decisiones de diseño en el LDSD en lo que respecta a esto.