Na Apollo 15 członkowie załogi nie widzieli, że schodzą na brzeg szerokiego krateru. Po wyłączeniu silnika moduł księżycowy zakołysał się do tyłu o około 11 stopni do krateru, aż tylny podnóżek dotknął ziemi. Przedni podnóżek był wtedy z ziemi, nie obciążając go. To przechylenie o 11 stopni było bliskie granicom projektowym dla modułu księżycowego.
(Zdjęcie: © NASA)
Zespoły badawcze wróciły do obejrzenia Lądowanie na Księżycu Apollo dane do oszacowania, ile terenu księżyca zostało wyrzucone w przestrzeń kosmiczną.
Załogi Apollo nie tylko zostały zamglone przez wydmuchiwany pył, utrudnianie przyłożenia, ale podczas lądowań napędzanych rakietami wysyłano także znaczne ilości skał i gruzu.
NASA chce ponownie postawić astronautów na Księżycu do 2024 r. Co więc zrobić z problemem pyłu? Naukowcy próbują opracować obejścia, które wydają się potrzebne, jeśli podróż na księżyc jest rutyną.
Wspomnienia z Apollo
Po pierwsze, istnieje kilka historycznych relacji dotyczących bezpiecznego lądowania ludzi na Księżycu, zaczynając od samego pierwsze lądowanie księżycowe Apollo w lipcu 1969 r. Kiedy Neil Armstrong, dowódca modułu księżycowego Eagle, odbił się w podsumowaniu technicznym, „na głębokości mniejszej niż 100 stóp zaczynaliśmy dostawać przezroczysty arkusz poruszającego się pyłu, który nieco zasłaniał widoczność. Gdy się obniżyliśmy, widoczność była kontynuowana zmniejszyć."
Podobnie na Apollo 12Pete Conrad wpadł w tyle pyłu, że był oślepiony, gdy ostatni raz zszedł na powierzchnię. Później wspominał, że „kurz poszedł tak daleko, jak mogłem zobaczyć w dowolnym kierunku, i całkowicie zatarł kratery i cokolwiek innego… Nie mogłem powiedzieć, co jest pode mną. Wiedziałem, że jestem w ogólnie dobrym miejscu i po prostu zamierzałem muszę ugryźć kulę i wylądować, bo nie wiedziałem, czy tam był krater, czy nie.
Kilku dowódców lądowania Apollo zauważyło podobne obawy.
Robię na zły dzień
NASA ma nadzieję na wykorzystanie lekcji z epoki Apollo w przyszłych misjach księżycowych.
„Parafrazując stary bromek, ci, którzy zapominają o przeszłości, skazani są na takie lądowanie” - powiedział Chirold Epp, kierownik projektu ds. Technologii autonomicznego lądowania i unikania zagrożeń w Johnson Space Center NASA w Houston.
„Po przyjrzeniu się lądowaniom Apollo doszedłem do dwóch wniosków: po pierwsze, te załogi wykonały świetną robotę. Po drugie, dane z kilku lądowań potwierdzają pomysł, który musimy podać przyszłe lądowniki księżycowe więcej informacji, aby zwiększyć prawdopodobieństwo powodzenia misji ”, dodał Epp.
Epp powiedział, że jeśli moduł księżycowy zatrzyma się pod kątem większym niż 12 stopni, astronauci mogą nie być w stanie wystrzelić z powierzchni. „Tak więc, jeśli załoga wyląduje na wzgórzu lub z podnóżkiem lub dwoma na dużej skale lub w kraterze, może to mieć zły dzień” - powiedział.
Fizyka spalin rakietowych
"Księżyc to ciało pozbawione grawitacji i pozbawione powietrza, które powoduje, że efekty pióropuszu rakiety są bardzo różne od tego, czego doświadczamy na Ziemi ”- powiedział Philip Metzger, planetolog z Florida Space Institute na University of Central Florida (UCF) w Orlando.
„Na Ziemi skały przemieszczają się najdalej, podczas gdy kurz zatrzymuje się w niewielkiej odległości od przeciągu ziemskiej atmosfery”, powiedział Metzger dla Space.com. „Na Księżycu jest dokładnie odwrotnie, a pył pędzi najszybciej i najdalej. Pył może powodować poważne uszkodzenia powierzchni materiałów, jeśli wylądujemy zbyt blisko innego sprzętu na orbicie Księżyca”.
Metzger powiedział, że wydechowy silnik lądownika księżycowego wydmuchuje z dużą prędkością kurz, glebę, żwir i skały i uszkodzi otaczający sprzęt - taki jak placówki księżycowe, operacje wydobywcze lub miejsca historyczne - chyba że wyrzuty zostaną odpowiednio złagodzone.
W ciągu ostatnich 20 lat naukowcy opracowali spójny obraz fizyki wydmuchiwanej rakiety wydmuchującej glebę księżycową, „ale istnieją znaczne luki”, powiedział Metzger. „Żadna z obecnie dostępnych metod modelowania nie jest w stanie w pełni przewidzieć efektów. Jednak podstawy są zrozumiałe wystarczająco dobrze, aby rozpocząć projektowanie środków zaradczych.”
Poszukiwany: pady startowe
Metzger i inni członkowie zespołu UCF Center for Lunar and Asteroid Surface Science (CLASS) twierdzą, że lądowiska są potrzebne do misji, które wielokrotnie odwiedzają placówkę księżycową.
W przypadku lądowań na Księżycu badania CLASS wykazały, że piaskowanie, które nastąpi na placówce księżycowej, jest niedopuszczalne, ponieważ nadmiernie pogorszy optykę, ogniwa słoneczne, powierzchnie kontroli termicznej i ruchome stawy na mechanizmach. Uderzenia skał mogą również uszkodzić sprzęt.
Naukowcy z Florida Space Institute badają metody łagodzenia skutków tych wybuchów, takie jak spiekanie księżycowego regolitu. Zajmują się także robotyką do buldożowania i budowania nasypów, a także rozważają zastosowanie żwiru lub bruku. Organizują też serię zawodów robotyki w zakresie technologii budowy lądowisk we współpracy z firmami uczącymi się maszyn, aby dalej rozwijać niezbędne możliwości robotyki.
„NASA bardzo poważnie traktuje potencjalne problemy związane z wyrzutem związane z interakcją powierzchni pióropuszu silnika rakietowego” - powiedział Robert Mueller, starszy technolog i główny badacz w Exploration Systems and Development Office w NASA Kennedy Space Center na Florydzie.
To nie bez powodu, powiedział Mueller; przyszłe lądowniki ludzkie będą miały więcej problemów z efektami pióropuszy niż lądowniki Apollo z powodu większego ciągu silnika. Naukowcy z NASA opracowują również koncepcje lądowania na Księżycu oraz startery dla lądowników z załogą.
Agencja kosmiczna podejmuje obecnie kroki w celu oceny potencjalnych efektów w próżni księżycowej, powiedział Mueller powiedział Space.com, opracowując nowe kody do modelowania komputerowego, które opracowywano w ramach programów NASA Small Business Innovation Research i Small Business Technology Transfer.
Złapany na kamerze
Michelle Munk, dyrektor ds. Systemów wejścia, lądowania i lądowania w NASA's Langley Research Center w Hampton w stanie Wirginia, nigdy nie podjęła żadnych wspólnych wysiłków w celu złagodzenia problemu pyłu księżycowego. „Mamy kod„ produkcyjny ”do przewidywania, co się stanie - ale nie jest on weryfikowany danymi, więc naprawdę nie wiemy, jak dobre są prognozy”.
Munk powiedział, że szczególnie trudne jest przeprowadzenie realistycznego testu naziemnego dla środowiska księżycowego, który dostarczyłby dobrych „prawdziwych” danych. Dyrekcja ds. Misji Kosmicznych NASA rozpoczęła niedawno projekt obejmujący zarówno testy naziemne, jak i komponenty do modelowania obliczeniowego.
Ponadto Munk jest głównym badaczem czterech kamer stereo, które zostaną przeniesione na pokład lądownika księżycowego Nova-C Intuitive Machines, którego uruchomienie zaplanowano na 2021 r. Na rakiecie SpaceX Falcon 9 w ramach komercyjnego programu usług kosmicznych Księżyca. Ładunek nazywa się kamerami stereoskopowymi do badań powierzchni Księżyca w pióropuszach (SCALPSS).
SCALPSS jest rozwijany w NASA Langley i wykorzystuje technologię kamery stosowaną w agencji Łazik Mars 2020 Wytrwałość- powiedział Munk. Klaster kamer przechwytuje dane wideo i zdjęcia z pióropusznika lądownika, gdy pióropusz zaczyna uderzać w powierzchnię Księżyca aż do momentu wyłączenia silnika, co ma kluczowe znaczenie dla przyszłych projektów Księżyca i Marsa, powiedziała.
- Pył księżycowy może stanowić problem dla przyszłych odkrywców księżycowych
- 17 misji NASA Apollo na zdjęciach
- Pęd księżyca: NASA chce, aby komercyjne usługi dostarczania Księżyca zaczęły się w tym roku
