В Санкт-Петербургском государственном университете разработана инновационная математическая модель, предназначенная для прогнозирования поведения атмосферы при входе космических аппаратов. Эта модель значительно повышает точность расчетов тепловых потоков и позволяет обеспечить более безопасную посадку на планете.

Процесс входа в атмосферу Марса — сложное сочетание термодинамических и физических процессов, связанных с взаимодействием аппарата с высокоскоростными потоками ионизированных газов, в основном углекислого газа. Для предотвращения перегрева обшивки важна точная оценка температурных изменений в условиях высокой скорости и давления.

Созданная учёными модель обладает важной особенностью — она является самосогласованной: все параметры, такие как теплопроводность, вязкость и диффузия, выведены на основе теоретических расчетов без использования экспериментальных данных. Особенно уникальной является возможность учитывать диффузию, что ранее часто игнорировалось и приводило к занижению оценки тепловых нагрузок на летательный аппарат.

Разработка имеет широкое применение не только в космической индустрии — для планирования безопасных посадок на другие планеты, — но и в земных задачах, таких как переработка углекислого газа и моделирование атмосферы Земли. В будущем она может сыграть важную роль в борьбе с глобальным потеплением.

Модель рассчитана на использование как в полном, так и в сокращённом виде, что позволяет применять её как при работе на суперкомпьютерах, так и для инженерных целей. Это открывает новые возможности для точного анализа аэродинамических характеристик, ударных волн и экспериментов с сопловыми системами.

Источник: @realprocosmos