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Numerical and Experimental Investigations of the Impact Dynamics of a Planetary Exploration Penetrator Probe

Feldmann, Vincent und Reimer, Thomas und Sakraker Özmen, Isil und Schneider, Anton und Schröder, Silvio und Wippermann, Torben und Witte, Lars (2026) Numerical and Experimental Investigations of the Impact Dynamics of a Planetary Exploration Penetrator Probe. Aerospace, 13 (9), Seite 795. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/aerospace13090795. ISSN 2226-4310.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
57MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.3390/aerospace13090795

Kurzfassung

Small penetrator probes have been proposed regularly as low(er) cost landing elements particularly for network science. This study reviews such a concept with regard to its soil penetration capability with numerical and experimental investigations. A reference micro Mars lander (MML) is considered to deliver a 10 kg payload to the Martian surface. It decelerates the penetrator probe with a mechanical decelerator to 40-60 m/s before impact. The remaining kinetic energy is distributed to the soil and an internal load limiter on impact, which restricts the maximum g-load acting on the payload. A semi-empirical force-displacement law and a discrete element simulation method were used to describe penetration behavior. Major impact force constituents are the velocity-dependent, drag-like displacement of the soil particles and the compaction of soil along the penetration path. Based on the simulation results, a test penetrator was designed and tested by impacting it on different soil conditions with a maximum impact velocity of 10 m/s. Cohesive Mars soil simulant, non-cohesive quartz sand, and stones of various sizes were used to assess different impact conditions. The comparison of test and simulation data identifies their respective capabilities and limitations. Recommendations for use and findings for further research are deduced therefrom.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226578/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Numerical and Experimental Investigations of the Impact Dynamics of a Planetary Exploration Penetrator Probe
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Feldmann, Vincentvincent.feldmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-6094-3880NICHT SPEZIFIZIERT
Reimer, ThomasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sakraker Özmen, IsilNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-2666-3446226062169
Schneider, AntonNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-4542-6251226062170
Schröder, SilvioNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-6159-1535226062171
Wippermann, TorbenNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-0354-6557NICHT SPEZIFIZIERT
Witte, LarsNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-3921-2524NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:31 August 2026
Erschienen in:Aerospace
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3390/aerospace13090795
Seitenbereich:Seite 795
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2226-4310
Status:veröffentlicht
Stichwörter:penetration dynamics; exploration probe; Mars; simulation; experiments
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Entfaltbarer Lande- und Rückkehrdemonstrator
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Land und Explorationstechnologie
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Raumfahrt - System - Integration
Hinterlegt von: Witte, Dr. Lars
Hinterlegt am:08 Sep 2026 09:44
Letzte Änderung:11 Sep 2026 13:38

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