Ученые разработали модель для изучения ударных волн в атмосфере Марса

Учёные Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали математическую модель, которая улучшает расчёты условий входа космических аппаратов в атмосферу Марса, исследуя ударные волны в неравновесном углекислом газе. Эта модель значительно повысит точность проектирования теплозащиты, что обеспечит безопасность предстоящих космических миссий, сообщили в пресс-службе университета.



По словам Елены Кустовой, заведующей кафедрой гидроаэромеханики СПбГУ, модель основывается на кинетической теории неравновесных процессов и учёте многомасштабных явлений. Разработка была построена на детальном анализе микроскопических процессов, таких как столкновения частиц и механизмы колебательной релаксации углекислого газа. Эти исследования помогают выделить важнейшие факторы, влияющие на течение смеси газов.

Исследование ударных волн в углекислом газе и его смесях с инертными газами стало важным шагом для анализа параметров неравновесного газа и тепловых потоков при высоких температурах. Такие волны возникают при гиперзвуковых полетах, что делает их критическими для моделирования входа спускаемых аппаратов в атмосферу Марса, главным компонентом которой является углекислый газ.

Учёные СПбГУ разработали собственный код для численного решения задач, что позволило им проводить расчёты без использования готовых решений. Математическая модель, созданная на основе этих исследований, позволяет детально анализировать структуру ударных волн и их взаимодействие с инертными газами.

Результаты работы показали, что диффузия оказывает существенное влияние на теплопередачу в смеси углекислого газа и гелия, но этот процесс не учитывается в традиционных расчётах, что может привести к занижению теплового потока в два раза. Благодаря новой модели, учёные из СПбГУ могут более точно прогнозировать температуру нагрева спускаемых аппаратов, что значительно повысит точность расчётов и обеспечит большую надёжность будущих космических миссий.

Читайте также: