Τις επόμενες δεκαετίες, προγραμματίζονται ορισμένες αποστολές για τον Άρη, οι οποίες περιλαμβάνουν προτάσεις για αποστολή αστροναυτών εκεί για πρώτη φορά. Αυτό παρουσιάζει πολλές υλικοτεχνικές και τεχνικές προκλήσεις, που κυμαίνονται από την απόλυτη απόσταση έως την ανάγκη για αυξημένη προστασία από την ακτινοβολία. Ταυτόχρονα, υπάρχει επίσης η δυσκολία προσγείωσης στον Κόκκινο Πλανήτη, ή αυτό που αναφέρεται ως «Κατάρα του Άρη».
Για να περιπλέξει περισσότερο τα πράγματα, το μέγεθος και η μάζα των μελλοντικών αποστολών (ειδικά του διαστημικού σκάφους με πλήρωμα) θα είναι πέρα από την ικανότητα της τρέχουσας τεχνολογίας εισόδου, καθόδου και προσγείωσης (EDL). Για να αντιμετωπιστεί αυτό, μια ομάδα επιστημόνων της αεροδιαστημικής κυκλοφόρησε μια μελέτη που δείχνει πώς μια αντιστάθμιση μεταξύ ώθησης πέδησης χαμηλότερου υψομέτρου και γωνίας διαδρομής πτήσης θα μπορούσε να επιτρέψει σε βαριές αποστολές να προσγειωθούν με ασφάλεια στον Άρη.
Η μελέτη, η οποία εμφανίστηκε πρόσφατα στο Περιοδικό διαστημικών σκαφών και πυραύλων, συγγραφέας των Christopher G. Lorenz και Zachary R. Putnam - ερευνητής της The Aerospace Corporation και επίκουρος καθηγητής της αεροδιαστημικής στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, αντίστοιχα. Μαζί, διερεύνησαν διαφορετικές στρατηγικές προσγείωσης για να δουν ποιες θα μπορούσαν να ξεπεράσουν το "Mars Curse".
Με απλά λόγια, η προσγείωση στον Άρη είναι μια δύσκολη επιχείρηση και μόνο το 53% των διαστημικών σκαφών που στάλθηκαν εκεί από τη δεκαετία του 1960 το έφτασαν στην επιφάνεια άθικτο. Μέχρι σήμερα, το βαρύτερο όχημα που προσγειώθηκε με επιτυχία στον Άρη ήταν το Περιέργεια rover, που ζύγιζε 1 μετρικό τόνο (2.200 λίβρες). Στο μέλλον, η NASA και άλλες διαστημικές υπηρεσίες σκοπεύουν να στείλουν ωφέλιμα φορτία τους με μάζες που κυμαίνονται από 5 έως 20 τόνους, κάτι που είναι πέρα από τις συμβατικές στρατηγικές EDL.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό αποτελείται από ένα όχημα που εισέρχεται στην αττική ατμόσφαιρα με υπερηχητικές ταχύτητες έως και Mach 30 και στη συνέχεια επιβραδύνεται γρήγορα λόγω τριβής του αέρα. Μόλις φτάσουν στο Mach 3, αναπτύσσουν ένα αλεξίπτωτο και πυροδοτούν τα retrorockets τους για να επιβραδυνθούν περαιτέρω. Το πρόβλημα με τις βαρύτερες αποστολές, σύμφωνα με τον Putnam, είναι ότι τα συστήματα αλεξίπτωτων δεν κλιμακώνονται καλά με την αύξηση της μάζας του οχήματος.
Δυστυχώς, οι κινητήρες με οπίσθιο φωτισμό καίνε πολύ προωθητικό, γεγονός που αυξάνει τη συνολική μάζα του οχήματος - πράγμα που σημαίνει ότι χρειάζονται βαρύτερα οχήματα εκτόξευσης και οι αποστολές καταλήγουν να κοστίζουν περισσότερο. Επιπλέον, όσο πιο προωθητικό χρειάζεται ένα διαστημικό σκάφος, τόσο λιγότερος όγκος μπορεί να διαθέσει για ωφέλιμο φορτίο, φορτίο και πλήρωμα. Όπως εξήγησε ο καθηγητής Putman σε ένα δελτίο τύπου του Illinois Aerospace:
«Η νέα ιδέα είναι να εξαλείψουμε το αλεξίπτωτο και να χρησιμοποιήσουμε μεγαλύτερους πυραυλοκινητήρες για κάθοδο… Όταν ένα όχημα πετάει υπερηχητικά, πριν ενεργοποιηθούν οι κινητήρες πυραύλων, δημιουργείται κάποιος ανελκυστήρας και μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτόν τον ανελκυστήρα για οδήγηση. Εάν μετακινήσουμε το κέντρο βάρους έτσι ώστε να μην είναι ομοιόμορφα συσκευασμένο, αλλά βαρύτερο από τη μία πλευρά, θα πετάξει σε διαφορετική γωνία. "
Για αρχάριους, οι Lorenz και Putnam διερεύνησαν τη διαφορά πίεσης που εμφανίζεται γύρω από ένα όχημα όταν χτυπά την ατμόσφαιρα του Άρη. Βασικά, η ροή γύρω από το όχημα είναι διαφορετική στην κορυφή από ότι στο κάτω μέρος του οχήματος, η οποία δημιουργεί ανύψωση σε μία κατεύθυνση. Αυτή η ζωή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οδήγηση του οχήματος καθώς επιβραδύνεται μέσω της ατμόσφαιρας.
Όπως εξήγησε ο Putnam, το σκάφος θα μπορούσε είτε να χρησιμοποιήσει τα ρετρόκλετ του σε αυτό το σημείο για να προσγειώσει το σκάφος με ακρίβεια, ή θα μπορούσε να συντηρήσει το προωθητικό του για να προσγειώσει τη μεγαλύτερη δυνατή μάζα - ή θα μπορούσε να επιτευχθεί ισορροπία μεταξύ των δύο. Στο τέλος, είναι ένα ερώτημα σε ποιο υψόμετρο πυροδοτείτε τους ρουκέτες. Όπως το έθεσε ο Putnam:
«Το ερώτημα είναι, εάν γνωρίζουμε ότι θα ανάψουμε τους κινητήρες κατάβασης, ας πούμε, στο Mach 3, πώς πρέπει να οδηγήσουμε το όχημα αεροδυναμικά στο υπερηχητικό καθεστώς, ώστε να χρησιμοποιήσουμε την ελάχιστη ποσότητα προωθητικού και να μεγιστοποιήσουμε τη μάζα του ωφέλιμο φορτίο που μπορούμε να προσγειώσουμε; Για να μεγιστοποιήσουμε την ποσότητα της μάζας που μπορούμε να [προσγειώσουμε] στην επιφάνεια, το υψόμετρο στο οποίο ανάβετε τους κινητήρες καθόδου σας είναι σημαντικό, αλλά και η γωνία που κάνει ο φορέας ταχύτητάς σας με τον ορίζοντα - πόσο απότομη μπαίνετε. "
Εδώ βρίσκεται μια άλλη σημαντική πτυχή της μελέτης, όπου ο Lorenz και ο Putnam αξιολόγησαν πώς να κάνουν την καλύτερη χρήση του φορέα ανύψωσης. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι ήταν καλύτερο να εισέλθουν στην ατμόσφαιρα του Άρη με το φορέα ανύψωσης στραμμένο προς τα κάτω, ώστε το όχημα να καταδύεται και, στη συνέχεια (ανάλογα με το χρόνο και την ταχύτητα) να ενεργοποιήσετε τον ανελκυστήρα και να πετάξετε κατά μήκος σε χαμηλό υψόμετρο.
«Αυτό επιτρέπει στο όχημα να περνά περισσότερο χρόνο όταν πετάει χαμηλά όπου η ατμοσφαιρική πυκνότητα είναι υψηλότερη», δήλωσε ο Putnam. "Αυτό αυξάνει την αντίσταση, μειώνοντας την ποσότητα ενέργειας που πρέπει να αφαιρεθεί από τους κινητήρες καθόδου."
Τα συμπεράσματα αυτής της μελέτης θα μπορούσαν να ενημερώσουν τις μελλοντικές αποστολές στον Άρη, ειδικά όσον αφορά τα βαριά διαστημόπλοια που μεταφέρουν φορτίο και πλήρωμα. Ενώ αυτή η στρατηγική EDL θα έκανε μια πιο προσβλητική προσγείωση, οι πιθανότητες των πληρωμάτων να προσγειωθούν με ασφάλεια και να μην υποκύψουν στο «Great Galactic Ghoul».
Πέρα από τον Άρη, αυτή η μελέτη θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην προσγείωση σε άλλα ηλιακά σώματα που έχουν λεπτή ατμόσφαιρα. Τελικά, η στρατηγική του Lorenz και του Putnam για μια υπερηχητική είσοδο και μια ώθηση πέδησης χαμηλότερου υψομέτρου θα μπορούσε να βοηθήσει με αποστολές σε όλα τα είδη ουράνιων σωμάτων.
