Poskusite Landing InSight na Marsu (brez eksplozije)


NASA je pravkar parkirala svoj pristajalec InSight na Marsu. Ja, Mars. To je precej velika stvar, saj kar nekaj misij Mars ni uspelo. Ni čudno, da sem zelo navdušen nad misijami na Mars.

Za to posebno poslanstvo je pristajalec, zaščiten s toplotnim ščitom, uporabil atmosfero Mars za upočasnitev. Nato je s hitrim padalom razvil še večjo hitrost. Končno se je deževnik oddaljil od padala in potoval po zadnjem delu poti z raketami, da bi nadziral njegov spust.

Zdaj pa za resnično vprašanje: Ali ste lahko odgovorni za pristanek InSight? Kaj, če bi naredil ročno pristajanje, ali bi robot preživel? Pa ugotovimo.

Preden pridemo v igro, gremo skozi osnovno fiziko. Da bi to obvladovalo, se osredotočam na raketni pogon, ki je del te misije. Med spuščanjem vesoljskega plovila v bistvu obstajata dve sili, ki delujejo na njem. Obstaja navzdol gravitacijska sila in sila navzgor iz raket vesoljskih plovil. Gravitacijska sila je odvisna samo od lokalnega gravitacijskega polja in mase vesoljskih plovil. Na Marsu je to gravitacijsko polje nekoliko nižje kot na Zemlji, z vrednostjo okoli 3,71 Njunci na kilogram (v primerjavi z 9,8 N / kg na Zemlji). To gravitacijsko polje je v bistvu konstantno v moči, dokler ste blizu površine Marsa.

Čeprav je gravitacijsko polje konstantno, masa vesoljskih plovil ni. Ko uporablja svoje rakete, izgubi maso (ker raketni motor deluje tako, da streže gorivo). To pomeni, da se tudi gravitacijska sila nekoliko spremeni – seveda celotno vesoljsko plovilo ni izdelano iz goriva. Skupna masa goriva je le približno 16 odstotkov celotne mase.

Spreminjajoča se masa vesoljskega vozila vpliva tudi na njegovo gibanje. Po načelu impulza je skupna sila (gravitacijska plus raketa) enaka časovni spremembi impulza. Vendar pa je zagon opredeljen kot produkt mase in hitrosti. Torej bo konstantna neto sila na vesoljskih plovilih pomenila zagon, ki se spremeni s konstantno hitrostjo od spremembe mase. Da, postalo je težavno.

V redu, skočimo v igro. Evo, kako deluje.

  • Začnite s vesoljsko napravo, ki je popolnoma napolnjena in 50 metrov nad tlemi.
  • Morate prilagoditi raketni potisk.
  • Sprememba raketne hitrosti je odvisna od količine potiska.
  • Sprememba mase goriva je odvisna tudi od količine raketnega sunka.
  • Želite, da bi raketa dosegla tla med potjo manj kot 1 m / s (dejansko bi morala biti še počasnejša).

To je to. Kliknite »Zaženi«, da zaženete in nato nastavite drsnik na dnu za raketno potiskanje. V programu je prikazana tudi navpična hitrost in količina goriva, ki ste ga zapustili. To je v bistvu dimenzijska različica klasične video igre Lunar Lander.

To je težje, kot se zdi. Težava je, da pogosto razmišljamo o neposredni povezavi med silo in gibanjem, tako da se zaradi večje sile hitreje premika. Aha! Ne tako hitro. Pravzaprav večja sila naredi večjo SPREMEMBO v gibanju. Ker pristajalec se premika navzdol, morate povečati silo, da se prepreči hitrosti, ko pade. Toda, če ste ga preveliko potisnili, pristajalec tako upočasni, da se dejansko začne pospešiti v nasprotni smeri. To ne pristaja – to je vzletelo.

Zdaj za nekaj domačih nalog. Preverite, ali lahko pristanek pristane na tla (varno) v najkrajšem času. Zdaj poskušajte ustvariti algoritem za velikost potiska (ne uporabniško vodeni), ki omogoča najkrajši čas pristanka. Zabavno bo.


Več velikih WIRED zgodbe