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          安全着陆在火星上部分地依赖于有效的降落伞

          新的计算机模拟有助于精确地模拟这些尼龙安全网的扬起,以确保他们能够胜任这样的任务。

          nasa

          镜头从猎户座飞船降落伞的试验成功。 |美国航空航天局的视频礼貌

          好奇心着陆前几分钟,体重几乎相当于一个迷你库珀,在2012年登上了火星,它以每小时1000英里远向表面飞驰。

          然后,用一个弹出和一股烟,尼龙薄带从飞船后面落后出并开始于薄火星气氛打出。

          在美国航空航天局科学家和喷气推进实验室,成功登陆了近十年的工作由几百个,甚至几千,人的巅峰之作。好奇心曾前往上花费$ 2.5十亿到火星表面安全着陆游历3.54亿英里的空间八半月。

          然而,在旅程的最后一分钟,球队只能等待和希望,降落伞和预期一样站和流动站安全的后裔。而登陆只需约7分钟内完成,它需要大约14分钟的无线电信号从火星到地球。它被称为不确定性的痛苦期“7分钟恐怖的。”

          “对于那些分钟,整个任务骑在100磅的尼龙降落伞,并在其树冠芳纶几股2,”说 查贝尔·法特斯坦福航空航天的教授,构成这些超音速降落伞主材料的发言。

          法哈特没有对好奇心的项目工作,但是,在2015年,从喷气推进实验室在好奇心的继任者工作组来到他是一个挑战。 JPL希望开发高保真仿真工具,以便协助规划未来的火星任务的超音速降落伞部署模型。这些任务可能需要更大的有效载荷,因此更大的降落伞。这些轻量级的气动减速器需要部署,并在多次执行声音的速度 - 比以往任何任务的几倍。

          当他们来到Farhat的,从喷气推进实验室的团队有一个问题:他们设计的,即他们认为可以处理负载过去大槽。作为低密度超音速减速机(LDSD)项目的一部分,降落伞两次好奇的尺寸设计和建造,以处理负载比那些由好奇心看到高出近三倍。滑槽已经根据风洞实验计划进行。但事情在他们的真实测试硬是撕开。在这样的测试中,在加州沙漠的中国湖进行的试验槽被拴在火箭雪橇,并在此产生类似于降落伞在美国航空航天局登陆艇负载,因为它在稀薄的膨胀会体验到速度拉下来火星大气层。

          在另外两个LDSD测试降落伞是在声音超过两倍的速度部署,但未能幸存。

          从两个超音速飞行试验慢动作视频显示斜槽部署和优雅的扬起,但后来,正如接近满通胀檐,织物向内卡和碎片在瞬间。不是所有的测试槽失败了,但足以给设计团队的关注,他们的滑道是并非万无一失。一个设计开始失败远低于80,000磅的目标阈值。

          “当他们失败了,他们灾难性故障,” Farhat的说。

          不愿与火星赌博2020登陆,JPL投资在执行一些复杂的地球高层大气的超音速降落伞测试,被称为 立志。一前一后,JPL也想投资开发未来的功能,能够精确模拟,预测降落伞性能。

          球队要求Farhat的开发计算机模拟,以帮助他们提高滑道的设计。在计算流体和结构动力学和流体结构相互作用方面的专家,曾Farhat的模拟之类的东西动荡咆哮了飞机的翅膀是如何引起的音爆,有时海洋有多深,压力可以粉碎像易拉罐潜艇。但是,当JPL-申博体育的合作始于2015年,还没有人模拟像超音速降落伞的扬起,这基本上是一组拼接在一起,并通过芳纶插入增强尼龙片的东西,在防弹使用相同的材​​料背心。

          不像飞机机翼或潜艇壳体,降落伞是高度灵活的结构。他们缺乏刚性使它们难以因为降落伞变化的流量和压力,因为它展现空气动力学建模。作为模拟最终结果显示,滑道的结构实际上经历了更多的压力,而不是当完全展开时展开。

          现在回想起来,这个重要的发现解释了为什么原来的JPL槽成功地在风洞测试,但事实证明在现实世界中的实验不可靠的。在风洞和火箭滑车试验,美国宇航局的科学家已经完全白布降落伞亚音速条件,并试图推断这些结果超音速。

          在真实世界的高海拔测试,降落伞不得不就像他们在与整个尼龙表面真实,超音速空气抓轨,像一个小小的十亿火星鞭子高举。时采取了一些微小的眼泪在尼龙开始解开织物的滑道失败。

          Farhat的团队搞清楚如何作用于一个降落伞,因为它展现的活力和混乱力模型在这样的理解到了。用简单的术语,他们创建的百万互连点,被称为网格节点的一个假想的网格,表示降落伞的表面上。然后计算算法计算空气压力的力在每个节点上的网格,所述假想织物展开,随后,每个节点的相邻节点上如何拖船直到斜槽完全撑开。

          这种模拟依靠复杂的算法来构思一个降落伞打开一系列小的事件 - 又一个网格节点会议风阻一个 - 与超级计算机经过无数次的计算搅动通过所有的计算力进行排序。

          到目前为止,斯坦福JPL合作的目标是简单地开发新的高保真建模工具来模拟超音速降落伞通货膨胀的动态。这一新功能将提供更好的理解超音速降落伞如何执行,帮助工程师优化降落伞的设计。

          未来的火星任务有可能扩大规模,将需要更大的降落伞,它们能够以越来越高的速度部署。这些新开发的建模能力,将使工程师们得以改善降落伞的设计,以确保今后的任务 - 他们中的一些可能是载人 - 平安到达火星表面。

          对他们来说申博体育的研究人员兴奋的是他们的计算见解将有助于这种重要的未来使命的希望的成功。

          “这个我们真的推数值模拟的国家的最先进的,” Farhat的说。

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