¿Hay alguna forma de recuperar parte de la energía del reingreso de un módulo de aterrizaje en Marte?

¿Hay alguna forma de recuperar parte de la energía del reingreso de un módulo de aterrizaje en Marte?

  • Se genera una tremenda energía cuando una nave entra en la atmósfera, ciertamente en un tiempo bastante corto, y solo una vez.
  • Hemos visto frenado regenerativo en varios vehículos, comenzando con locomotoras diesel-eléctricas, ahora automóviles eléctricos y algunos autos de carreras F-1 que son capaces de recuperar una energía significativa en lapsos de tiempo muy cortos.

  • La recuperación podría ser mecánica, térmica o eléctrica, pero tendría que valer la pena cargarla con un sistema.

  • Por ejemplo, un suministro de hielo podría calentarse a agua, ahorrando la energía para hacerlo más tarde en la superficie.

  • El agua podría convertirse en vapor sobrecalentado para algún uso, ya sea durante el reingreso o más tarde en la superficie). Es concebible que los cargueros de hielo (de un asteroide) puedan traer grandes cargamentos a la superficie. Un sistema de agua o hielo podría ayudar a enfriar el escudo de reentrada.
  • Una hélice de rotación automática podría ayudar en la desaceleración aerodinámica en una etapa posterior en un reingreso, al mismo tiempo que almacena algo de energía. Tales hélices han sido propuestas para el reingreso a la Tierra, aunque la delgada atmósfera marciana es un problema.
Relacionado, posible duplicado: space.stackexchange.com/q/15001/58
La pregunta real a la que se hace referencia en el comentario anterior parece ser diferente a esta, aunque parte de la información en las RESPUESTAS puede ser relevante. Gracias por el enlace.
Las hélices no funcionan más allá de Mach 1.
¿Qué dispositivo de unobtanium vas a usar para almacenar esta inmensa cantidad de energía? Considere, por ejemplo, el reingreso de una nave espacial Apolo, que necesitaba reducir la velocidad de 11 km/s a casi cero. Con una masa de 5560 kg, eso representa 336 gigajulios de energía que en su mayoría fueron arrojados a la atmósfera. Esa es la cantidad de energía en 8 toneladas métricas de petróleo. El rompimiento atmosférico permite que una nave espacial no use propulsores durante gran parte del aterrizaje.
Es correcto reconocer el hecho de que, en el mejor de los casos, solo se podría recuperar una pequeña cantidad de la energía gastada en una reentrada. Dado eso, creo que el agua es uno de los mejores medios disponibles y es capaz de transferir energía rápidamente. Obviamente, nada aquí tiene sentido a menos que el medio en sí y los métodos/dispositivos de transferencia de calor ya estén en la nave, o sean muy livianos.
Un recipiente para vapor de agua sobrecalentado sería demasiado pesado para un módulo de aterrizaje en Marte. La transferencia de calor del escudo térmico al agua sería un riesgo para la integridad del escudo térmico. Una máquina de vapor agregaría mucho peso que no es útil después de que se consume el vapor. No es posible almacenar vapor durante más tiempo. Las células solares se pueden utilizar durante años,
Mirando hacia atrás, puedo ver que esta pregunta se habría formulado mejor como "¿Cómo se puede utilizar parte de la energía del reingreso de un módulo de aterrizaje en Marte?", que se centraría en objetivos más modestos que un intento de recuperar una gran cantidad de energía. Esto lo pone más en la liga de utilizar agua caliente del radiador para hacer funcionar el calentador de un automóvil, o incluso la bomba de combustible impulsada por un molino de viento en un Sopwith Camel: usos de energía importantes pero menores. Tal vez el caso de un carguero de hielo que aterriza, con toneladas de hielo como carga, podría sugerir algunas posibilidades. Convertir hielo en agua facilitaría al menos su descarga.

Respuestas (2)

Voy a decir que no, no directamente. Solo uno de los muchos problemas es que la energía es simplemente calor. Relativamente hablando, el calor es fácil de obtener, solo haga un gran panel solar de concentración y tendrá calor de alto grado todo el día. Lo que quieres hacer es preservar la energía en una forma valiosa: energía cinética u orbital.

Es hipotéticamente posible recuperar gran parte de la energía orbital antes del reingreso y, por lo tanto, reducir la cantidad de energía disipada durante el reingreso, aunque la energía recuperada no estará disponible para el propio módulo de aterrizaje. Esto implica transferir la energía cinética del módulo de aterrizaje a otro objeto en órbita. El concepto básico es un Skyhook, aunque normalmente se concibe como una forma de levantar cargas útiles fuera de la atmósfera terrestre, también se pueden usar a la inversa, atrapando un objeto que se encuentra en una órbita alta, haciéndolo girar alrededor del ancla y depositándolo a velocidades más bajas en la atmósfera. En el proceso, gran parte de la energía cinética del módulo de aterrizaje se transfiere al ensamblaje del gancho del cielo, elevando la órbita del gancho del cielo, esa energía puede luego reutilizarse para sacar otro objeto de la atmósfera y ponerlo en órbita, por ejemplo, una carga útil destinada para la Tierra.

Por supuesto, habría inmensos desafíos técnicos para construir el skyhook y ejecutar las maniobras, pero es físicamente posible.

Su punto sobre la disponibilidad general de HEAT es pertinente y es algo que no había considerado adecuadamente. Supongo que el calor tendría que ser necesario en un escenario inmediato, para que esto valga la pena remotamente.

Si bien sería difícil de hacer, en parte debido al tiempo muy corto, y tendría un valor cuestionable, aquí hay un concepto para usar MHD para hacer un frenado regenerativo durante la entrada a Marte desde el plasma generado.

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