¿Cuáles serían algunos desafíos para construir una pista de aterrizaje en Marte?

Así que estamos gastando mucho dinero para que las cosas aterricen verticalmente. Es un desafío, y obviamente difícil también.

Así que aquí está la idea. Llegar a Marte. aterrice allí, no es necesario volver a la tierra (si no hay humanos allí) Obtenga los bots para construir una pista de aterrizaje larga. Tal vez algo que se pueda hacer y transportar fácilmente allí y que se pueda colocar rápidamente allí.

Ahora puede enviar más barcos con menos riesgos. ¿Cuáles serían algunos de los desafíos en esta idea y qué haría que esto no fuera factible?

ACTUALIZACIÓN: Supongamos que en algún momento colonizamos y luego tiene sentido tener una pista de aterrizaje. ¿O preferiría tener pequeños transbordadores que puedan despegar verticalmente?

ACTUALIZACIÓN: Hemos llegado a la conclusión de que, debido al espesor de la atmósfera, no sería suficiente para volar los aviones actuales. ¿Qué pasaría si su avión fuera 1/3 más liviano por el uso de materiales avanzados o fibra de carbono, nailon o algo diseñado solo para el despegue de Marte al espacio? ¿Hay alguna posibilidad entonces?

XKCD obligatorio: what-if.xkcd.com/30
Tal vez una plataforma de aterrizaje tendría más sentido
por lo que podría tener una nave más pequeña destinada solo a la atmósfera de Marte. Entonces el cuerpo tiene que ser rediseñado para una atmósfera más delgada. El enlace indica que para el mismo diseño fallaría en Marte.
Todos los puntos señalados son acerca de cómo el avión que está diseñado en la tierra fallaría en otros planetas. Pero tal vez eso es lo que no se debe hacer. Diseño con materiales más livianos Use nailon o plásticos para la estructura, que es ~7 veces más liviano que el acero inoxidable. Y obviamente solo la cámara de combustible debe estar en material con mayor resistencia a la temperatura.
Cuando desee construir una pista de aterrizaje, también debe crear la atmósfera necesaria para el aterrizaje horizontal de un barco con alas. Pero la idea de algo que pueda transportarse fácilmente allí y que pueda colocarse allí rápidamente es simplemente ridícula. Ese algo tendría el peso de miles de naves que aterrizan en Marte.
Los aviones alados son simplemente poco prácticos en Marte. El avión U-2 vuela a una altitud de unos 21 km. La presión del aire allí es alrededor del 5% del nivel del mar. Para mantener cualquier sustentación, incluso con sus enormes alas, tiene que volar a casi 800 km/h. En el nivel de la superficie de Marte, necesitarías 5 veces el área relativa del ala si quisieras hacer despegues y aterrizajes a esa velocidad, 80 veces el área para manejarlo a 200 kph más sensatos. No es teóricamente imposible, pero no va a funcionar.
Albseb: Probablemente podríamos hacer un avión que pudiera volar en Marte. Pero con la magnitud de la atmósfera de Marte, es EXTREMADAMENTE impráctico, y nadie en su sano juicio lo haría, ya que los cohetes serían mucho más eficientes. Aunque se han considerado drones muy pequeños y ligeros para la exploración.
La construcción de una pista de aterrizaje en Marte fue propuesta por Wernher von Braun en su novela de 1952 Das Marsprojekt , antes de que se conociera la densidad de la atmósfera de Marte.

Respuestas (6)

En Marte, la atmósfera es lo suficientemente delgada (alrededor del 1% de la de la Tierra) por lo que no es práctico usar sustentación aerodinámica durante la fase terminal del aterrizaje.

Por lo tanto, una lancha de aterrizaje horizontal sería mucho menos eficiente que una de aterrizaje vertical.

Incluso para las naves espaciales que regresan a la Tierra, donde la sustentación aerodinámica es relativamente fácil de obtener, los requisitos de masa para las alas y las superficies de control, además de sus sistemas de protección térmica, son tales que solo son atractivos si se requiere un aterrizaje de precisión y reutilización, e incluso entonces, vertical. El aterrizaje propulsor al estilo SpaceX es competitivo.

¿Cómo sería un despegue desde Marte si hubiera una pista de aterrizaje?
Sin aire significa que no hay ascensor significa que no hay razón para viajar horizontalmente en el suelo. Quieres una almohadilla pequeña y plana para el despegue vertical y eso es todo.
corrígeme si estoy equivocado. El peso también depende de la elevación general. Entonces, si las alas y el cuerpo están hechos de cosas más livianas, ¿no sería suficiente para levantar?

El problema de una pista de aterrizaje en Marte sería el tamaño. Debido a que la atmósfera de Marte es tan delgada, tendrías que ir muy, muy rápido (varios cientos de mph/kph) para obtener suficiente sustentación para detener tu descenso lo suficiente como para aterrizar de manera segura. A esa velocidad, el aterrizaje sería increíblemente duro para las ruedas, lo que probablemente explotaría al instante; supongo que un derrape tiene más sentido, aunque sigue siendo un gran problema de ciencia de los materiales. Digamos que lograste poner las ruedas o el patín en el suelo, luego tendrías que reducir la velocidad y detenerte. El aire es demasiado delgado para que el frenado aerodinámico importe mucho y la gravedad es baja, por lo que no obtendría la misma tracción y necesitaría frenar mucho más suavemente; nuevamente, un derrape probablemente funcionaría mejor en Marte, pero en cualquier caso es va a tomar mucho más tiempo para trabajar porque hay menos gravedad.

Entonces, debido a estos factores, una pista de aterrizaje tendría que tener muchas, muchas millas de largo. La atmósfera muy delgada también hace que controlar un avión sea un desafío y, debido a las altas velocidades involucradas, el radio de giro de un avión sería enorme, por lo que también necesitaría una pista muy ancha para compensar. Así que necesitarías una pista de aterrizaje del tamaño de Manhattan, o incluso más grande, para poder aterrizar un avión en Marte. Eso sería enormemente costoso en comparación con otras alternativas.

mmm. así que básicamente es la fricción la que está acabando con la idea. ¿Significa esto que es más fácil despegar en una pista de aterrizaje en Marte?
@albseb, No. El despegue tiene el mismo problema. O necesitas una gran velocidad de despegue o alas muy grandes y pesadas.
@Hobbes En qué momento estás luchando contra la gravedad tirando de esas alas hacia abajo ...
la pista inicial no necesitaría ser tan ancha. De todos modos, los aviones en Marte son una idea poco fiable. Sin oxígeno atmosférico y aire tan delgado, tendría problemas para diseñar motores (que no sean cohetes) capaces de generar suficiente empuje para mover el avión, sin importar la velocidad de despegue.

Además de la atmósfera extremadamente delgada en Marte y los obstáculos de construcción, hay otras dos razones para no construir una pista de aterrizaje en Marte que puedo ver.

¿Por qué ir dos veces al mismo lugar?

Marte es grande. No es tan grande como la Tierra, pero todavía hay mucho terreno sin explorar que sería interesante estudiar. Al construir una pista de aterrizaje, incluso si puede construir una y es viable en primer lugar (lo que, dadas las otras respuestas hasta ahora, parece muy dudoso), compromete recursos significativos en una sola ubicación. Al igual que no puedes tener una buena idea de cómo se ve la Tierra estudiando solo Manhattan o la fosa de las Marianas , las misiones han elegido deliberadamente sitios de aterrizaje muy dispares, al menos en parte, precisamente para estudiar diferentes partes de Marte para tener una mejor idea de la geología general del planeta .

Lugares de aterrizaje de la NASA en Marte

Los aterrizajes no son lo suficientemente precisos

Nuestros aterrizajes en Marte simplemente no son lo suficientemente precisos para que una pista de aterrizaje tenga sentido. Probablemente estés pensando en términos de hacer esto:

Base de Marte

mientras que la realidad es así:

Elipses de aterrizaje en Marte

Mira ese aterrizaje del Curiosity de 2012. Una elipse de aterrizaje de 12 x 4 millas, o 19 x 6,5 km, con aterrizaje a 2,4 km del centro , es demasiado imprecisa para que una pista de aterrizaje tenga sentido. No solo tendrías que aterrizar en la pista de aterrizaje en primer lugar; para que un aterrizaje horizontal en una pista de aterrizaje tenga algún sentido, debe ir exactamente en la dirección correcta cuando golpea el suelo y golpear muy cerca del lugar correcto en la pista de aterrizaje. No estamos hablando de unos pocos kilómetros aquí; estamos hablando más bien del orden de decenas a unos pocos cientos de metros.

Simplemente no hemos llegado allí todavía, y me pregunto si alguna vez estaremos allí antes de que tengamos una presencia humana significativa en Marte, momento en el cual hay cosas más productivas para esas personas que hacer que aplanar y cubrir una gran franja de la superficie de Marte cerca de su base donde sea más accesible para el estudio.

El transbordador espacial pudo hacer ese tipo de aterrizaje, pero lo hizo en la Tierra (con una atmósfera cientos de veces más espesa, con las correspondientes diferencias en el aerofrenado y la capacidad de sustentación), y tenía limitaciones significativas para aterrizar. Hay una razón por la que la salida de órbita se llamó compromiso de aterrizaje.

Una lancha de desembarco que tuviera alas sería capaz de conducir.
Claro, pero eso no ayuda mucho si, por ejemplo, pasas por debajo de la pista (o como queramos llamarlo; dudo que se parezca mucho a una pista de cualquier aeropuerto terrestre contemporáneo). En pocas palabras, cuando llegue al nivel del suelo, la actitud de su nave es un parámetro crítico en el éxito del aterrizaje, y todavía tiene suficiente velocidad horizontal para que no tenga mucho tiempo para corregir cualquier error. Y, por supuesto, necesita que las alas sean lo suficientemente grandes para generar suficiente sustentación para poder maniobrar. Como eso ya lo mencionaron otros, lo dejé fuera.
De acuerdo, pero está utilizando una elipse de aterrizaje para una nave espacial (en su mayoría) que cae pasivamente para responder una pregunta sobre un avión alado . Son manzanas y naranjas, ¿o me estoy perdiendo algo? Estoy de acuerdo en que la idea del aterrizaje alado es realmente difícil de justificar, pero ¿cómo se relaciona la elipse de aterrizaje?
@uhoh space.stackexchange.com/questions/13981/… es relevante. Desearía que eso se capturara en una respuesta en algún lugar en lugar de simplemente un comentario, pero, por mi parte, no tengo la experiencia para convertirlo en una respuesta decente.
Si tienes razon!! Tenía propulsores y balastos que podía expulsar para cambiar su centro de masa con el fin de usar el elevador para una "dirección" aproximada en.wikipedia.org/wiki/Mars_Science_Laboratory#Guided_entry . Wow eso es increíble - gracias por sus comentarios!!

Básicamente, todos los desafíos de un proyecto de construcción de mediana escala, excepto que se realizan por control remoto desde varios minutos luz de distancia, y primero debe aterrizar todo el equipo de construcción en Marte.

La reducción de peso no sería tanto como 2/3. La fibra de carbono tiene aproximadamente el doble de límite elástico para 2/3 de peso en comparación con el aluminio, por lo que teóricamente esto significaría una reducción de peso de 2/3. En la práctica, el pandeo es más probable y el carbono necesita un mayor margen de seguridad para un uso seguro. Si aún no me crees compara peso en cuadros de bicicleta. Los buenos cuadros de aluminio de gama alta suelen pesar entre 2,5 y 3 libras, mientras que los de carbono pesan entre 2 y 2,4 libras. El carbono generalmente usa un margen de seguridad de 5 veces frente a 2 para los metales. (Varían enormemente, pero tienden a estar alrededor de eso).

Las dificultades serían significativas después de todo, necesitaría una gran área de superficie de ala por peso o una alta velocidad de aterrizaje, pero creo que con el cuidado adecuado y mucha masa adicional para hacer la estructura necesaria sería posible. No estoy seguro de por qué haría eso en un módulo con tales penalizaciones de peso. La opción con motor sería mi elección.

Algo que podría tener más sentido y contradecir lo que dice la gente es usar un vehículo de reingreso con forma de lanzadera con una relación de área a peso pequeña. No tendría suficiente sustentación para aterrizar y, por lo tanto, necesitaría un aterrizaje motorizado. Sufriría una pequeña penalización de peso debido a la forma frente a la balística, pero las ventajas serían temperaturas más bajas en el reingreso, cargas G más bajas y una mayor precisión en el lugar de aterrizaje. no sería capaz de corregir errores graves de reingreso, pero proporcionaría una precisión mucho mayor. Y para corregir el concepto erróneo presentado en otro comentario. Un vehículo de reentrada alado correctamente diseñado no tendría problemas para reducir la resistencia al tiempo que aumenta la sustentación, por lo que no sería un problema quedarse corto. El transbordador espacial tiene esta capacidad.

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