Trong những thập kỷ tới, một số nhiệm vụ được lên kế hoạch cho Sao Hỏa, bao gồm các đề xuất gửi phi hành gia đến đó lần đầu tiên. Điều này đặt ra nhiều thách thức về hậu cần và kỹ thuật, từ khoảng cách xa đến nhu cầu tăng cường bảo vệ chống lại phóng xạ. Đồng thời, cũng có những khó khăn khi hạ cánh trên Hành tinh Đỏ, hay còn gọi là Lời nguyền Mars Mars.
Để làm phức tạp vấn đề hơn, quy mô và khối lượng của các nhiệm vụ trong tương lai (đặc biệt là tàu vũ trụ phi hành đoàn) sẽ vượt quá khả năng của công nghệ nhập cảnh, hạ cánh và hạ cánh (EDL) hiện tại. Để giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà khoa học hàng không vũ trụ đã công bố một nghiên cứu cho thấy sự đánh đổi giữa lực đẩy phanh ở độ cao thấp hơn và góc đường bay có thể cho phép các nhiệm vụ nặng nề hạ cánh an toàn trên Sao Hỏa.
Nghiên cứu, gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí tàu vũ trụ và tên lửa, được tác giả bởi Christopher G. Lorenz và Zachary R. Putnam - một nhà nghiên cứu của Tập đoàn hàng không vũ trụ và là giáo sư trợ lý kỹ thuật hàng không vũ trụ tại Đại học Illinois, tương ứng. Cùng nhau, họ đã điều tra các chiến lược hạ cánh khác nhau để xem cái nào có thể vượt qua Lời nguyền Mars Mars.
Nói một cách đơn giản, hạ cánh trên Sao Hỏa là một công việc khó khăn và chỉ có 53% tàu vũ trụ được gửi tới đó kể từ những năm 1960 đã khiến nó nổi lên bề mặt. Đến nay, phương tiện nặng nhất hạ cánh thành công trên Sao Hỏa là Tò mò rover, nặng 1 tấn (2.200 lbs). Trong tương lai, NASA và các cơ quan không gian khác có kế hoạch gửi tải trọng của họ với khối lượng từ 5 đến 20 tấn, vượt quá các chiến lược EDL thông thường.
Trong hầu hết các trường hợp, nó bao gồm một chiếc xe đi vào bầu khí quyển sao Hỏa với tốc độ siêu âm lên tới Mach 30 và sau đó giảm tốc độ nhanh do ma sát không khí. Khi họ đạt Mach 3, họ triển khai một chiếc dù và bắn những chiếc túi của họ để làm chậm hơn nữa. Vấn đề với các nhiệm vụ nặng nề hơn, theo Putnam, là hệ thống dù không có quy mô tốt với khối lượng xe tăng.
Thật không may, động cơ retrorocket đốt cháy rất nhiều chất đẩy, làm tăng thêm tổng khối lượng xe - điều đó có nghĩa là các phương tiện phóng nặng hơn là cần thiết và các nhiệm vụ cuối cùng có chi phí cao hơn. Ngoài ra, tàu vũ trụ càng cần nhiều nhiên liệu, khối lượng càng ít có thể dự phòng cho trọng tải, hàng hóa và phi hành đoàn. Như giáo sư Putman đã giải thích trong thông cáo báo chí về hàng không vũ trụ Illinois:
Ý tưởng mới là loại bỏ chiếc dù và sử dụng động cơ tên lửa lớn hơn để hạ cánh Khi một chiếc xe đang bay một cách giả tạo, trước khi động cơ tên lửa được bắn, một số thang máy được tạo ra và chúng ta có thể sử dụng thang máy đó để điều khiển. Nếu chúng ta di chuyển trọng tâm để nó không đóng gói đồng đều, nhưng nặng hơn ở một bên, nó sẽ bay ở một góc khác.
Để bắt đầu, Lorenz và Putnam đã điều tra sự chênh lệch áp suất xảy ra xung quanh một chiếc xe khi nó va vào bầu khí quyển Sao Hỏa. Về cơ bản, dòng chảy xung quanh xe khác nhau ở phía trên so với dưới đáy xe, tạo ra lực nâng theo một hướng. Cuộc sống này có thể được sử dụng để điều khiển chiếc xe khi nó giảm tốc trong bầu khí quyển.
Như Putnam đã giải thích, tàu có thể sử dụng các retrorockets của nó vào thời điểm này để hạ cánh thủ công một cách chính xác, hoặc nó có thể bảo tồn động cơ đẩy của nó để đạt được khối lượng lớn nhất có thể - hoặc có thể bị mất cân bằng giữa hai. Cuối cùng, nó có một câu hỏi về độ cao mà bạn bắn tên lửa. Như Putnam đã nói:
Câu hỏi đặt ra là, nếu chúng ta biết rằng chúng ta sẽ thắp sáng các động cơ gốc, tại Mach 3, chúng ta nên điều khiển phương tiện khí động học như thế nào trong chế độ siêu âm để chúng ta sử dụng lượng nhiên liệu tối thiểu và tối đa hóa khối lượng của tải trọng mà chúng ta có thể hạ cánh? Để tối đa hóa khối lượng chúng ta có thể [hạ cánh] trên bề mặt, độ cao mà bạn đốt cháy động cơ gốc của mình rất quan trọng, nhưng cũng là góc mà vectơ vận tốc của bạn tạo ra với đường chân trời.
Ở đây có một khía cạnh quan trọng khác của nghiên cứu, trong đó Lorenz và Putnam đã đánh giá cách sử dụng tốt nhất các vectơ nâng. Những gì họ tìm thấy là tốt nhất là vào bầu khí quyển của Sao Hỏa với vectơ thang máy chỉ xuống để phương tiện lặn, và sau đó (tùy thuộc vào thời gian và vận tốc) để chuyển thang máy lên và bay dọc theo độ cao thấp.
Điều này cho phép chiếc xe dành nhiều thời gian hơn để bay thấp, nơi mật độ khí quyển cao hơn, ông Putnam nói. Điều này làm tăng lực cản, giảm lượng năng lượng phải được loại bỏ bởi các động cơ gốc.
Các kết luận của nghiên cứu này có thể thông báo cho các sứ mệnh trong tương lai tới Sao Hỏa, đặc biệt là nơi các tàu vũ trụ hạng nặng vận chuyển hàng hóa và phi hành đoàn có liên quan. Trong khi chiến lược EDL này sẽ tạo ra một cuộc đổ bộ căng thẳng hơn, tỷ lệ của các phi hành đoàn hạ cánh an toàn và không chịu khuất phục trước Đại thiên hà Ghoul Hồi.
Ngoài Sao Hỏa, nghiên cứu này có thể có ý nghĩa cho việc hạ cánh trên các thiên thể Mặt trời khác có bầu khí quyển mỏng. Cuối cùng, chiến lược của Lorenz và Putnam, về một mục tiêu giả và lực đẩy phanh ở độ cao thấp hơn có thể hỗ trợ các nhiệm vụ phi hành đoàn cho tất cả các loại thiên thể.
