Πώς οι επιστήμονες εξέτασαν τα υπερηχητικά δυναμικά χαρακτηριστικά της κάψουλας εισόδου Tianwen-1 Mars
Δοκιμές αεροδυναμικής σήραγγας:
Οι σήραγγες ανέμου είναι εγκαταστάσεις εδάφους που έχουν σχεδιαστεί για να προσομοιώσουν τις συνθήκες ροής αέρα που αντιμετωπίζουν η κάψουλα κατά τη διάρκεια της υπερηχητικής ατμοσφαιρικής εισόδου. Τα μοντέλα κλίμακας ή τα αντίγραφα της κάψουλας τοποθετούνται στο τμήμα δοκιμής της αεροδυναμικής σήραγγας και ο αέρας υψηλής πίεσης ή άλλα αέρια αναγκάζονται μέσω της σήραγγας σε υπερηχητικές ταχύτητες. Αυτή η δοκιμή παρέχει πολύτιμα δεδομένα σχετικά με τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά της κάψουλας, όπως η οπισθέλκουσα, η ανύψωση και η σταθερότητα, υπό ρεαλιστικές συνθήκες ροής.
Προσομοίωση υπολογιστικής δυναμικής υγρού (CFD):
Το CFD είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την ανάλυση των ροών υγρών αριθμητικά χρησιμοποιώντας υπολογιστικές μεθόδους. Οι επιστήμονες μπορούν να δημιουργήσουν εικονικά μοντέλα της κάψουλας και να προσομοιώσουν την υπερηχητική του είσοδο στην ατμόσφαιρα του Άρη. Με την επίλυση σύνθετων μαθηματικών εξισώσεων, το CFD συμβάλλει στην πρόβλεψη της τροχιάς, της κατανομής της πίεσης, της μεταφοράς θερμότητας και άλλων παραμέτρων που σχετίζονται με την υπερηχητική πτήση. Οι προσομοιώσεις CFD συμπληρώνουν τη δοκιμή αεροδυναμικής σήραγγας και παρέχουν πρόσθετες γνώσεις στη συμπεριφορά της κάψουλας.
Δοκιμή πτήσης με ακουστικούς πυραύλους:
Οι ρουκέτες που ακούγονται είναι πυραύλους ενός σταδίου που μπορούν να μεταφέρουν ωφέλιμα φορτία σε μεγάλα υψόμετρα, προσφέροντας μια πλατφόρμα για δοκιμές πτήσης υπό συνθήκες κοντά στο διάστημα. Οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιούν ακουστικούς πυραύλους για να δοκιμάσουν τα πρωτότυπα υπο-κλίμακας ή τα συστατικά της κάψουλας εισόδου. Αυτές οι δοκιμές πτήσης παρέχουν δεδομένα πραγματικού κόσμου σχετικά με τα υπερηχητικά δυναμικά χαρακτηριστικά της κάψουλας, συμπεριλαμβανομένης της αεροδυναμικής απόδοσης, της θερμικής απόκρισης και των συστημάτων ελέγχου. Τα δεδομένα δοκιμών πτήσης επικυρώνει τις προβλέψεις από τις δοκιμές αεροδυναμικής σήραγγας και τις προσομοιώσεις CFD.
Δοκιμές πτώσης με μπαλόνια υψηλού υψομέτρου:
Τα μπαλόνια υψηλού υψομέτρου μπορούν να ανυψώσουν τα ωφέλιμα φορτία σε στρατοσφαιρικά υψόμετρα, παρέχοντας ευκαιρίες για δοκιμές πτώσης. Τα μοντέλα υπο-κλίμακας της κάψουλας είναι εξοπλισμένα με αισθητήρες και απελευθερώνονται από τα μπαλόνια σε συγκεκριμένα ύψη. Κατά τη διάρκεια της καταγωγής, τα μοντέλα συναντούν υπερηχητικές συνθήκες ροής αέρα παρόμοιες με εκείνες που βιώνουν κατά την είσοδο του Άρη. Οι δοκιμές πτώσης παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τη δυναμική συμπεριφορά της κάψουλας, την ανάπτυξη του αλεξίπτωτου και τη συνολική απόδοση των συστημάτων.
Θερμική δοκιμή:
Η κάψουλα εισόδου Tianwen-1 Mars αντιμετωπίζει εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της υπερηχητικής εισόδου λόγω της έντονης τριβής με την ατμόσφαιρα. Οι επιστήμονες διεξάγουν θερμικές δοκιμές για να αξιολογήσουν την ικανότητα της κάψουλας να αντέχει σε αυτές τις ακραίες συνθήκες. Οι εγκαταστάσεις ροής θερμότητας, οι σήραγγες αεριωθούμενων αεριωθούμενων αεριωθούμενων σήραγγων και άλλες εξειδικευμένες ρυθμίσεις χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση του θερμικού περιβάλλοντος της εισόδου του Άρη και την αξιολόγηση των υλικών και δομών θερμικής προστασίας της κάψουλας.
Μέσω ενός συνδυασμού δοκιμών αεροδυναμικής σήραγγας, προσομοιώσεων CFD, δοκιμών πτήσης, δοκιμών πτώσης και θερμικών δοκιμών, οι επιστήμονες αξιολογούν διεξοδικά τα υπερηχητικά δυναμικά χαρακτηριστικά της κάψουλας εισόδου Tianwen-1 Mars. Αυτή η αυστηρή διαδικασία δοκιμών συμβάλλει στην άμβλυνση των κινδύνων και διασφαλίζει ότι η κάψουλα είναι ικανή να πλοηγηθεί με ασφάλεια στις προκλήσεις της υπερηχητικής ατμοσφαιρικής εισόδου κατά την αποστολή του στον Άρη.
