16:12 2023-05-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cât de multe daune vor face aterizările lunare orbitatorilor lunari?
_ Cât de mult daune vor face aterizările lunare orbitatorilor lunari?
Multe misiuni sunt destinate lunii în acest deceniu. Acestea includ misiuni robotizate și cu echipaj efectuate de agenții spațiale, entități spațiale comerciale și organizații non-profit. Riscurile și pericolele de a merge pe Lună sunt bine documentate, datorită Programului Apollo și celor șase misiuni cu echipaj pe care le-a trimis pe suprafața lunii între 1969 și 1972. Dar, spre deosebire de „urmele și steagurile” de ieri, planul pentru viitor deceniul este de a crea un „program susținut de explorare și dezvoltare lunară”.
Aceasta înseamnă stabilirea unei prezențe mai mari pe Lună, construirea infrastructurii (cum ar fi habitate, sisteme de alimentare și aterizare). tampoane), și misiuni care vin și pleacă în mod regulat. Având în vedere mediul cu gravitație scăzută de pe Lună, navele spațiale ridică o mulțime de regolit lunar (denumit „praf lunar”) în timpul decolării și aterizării. Acest regolit este încărcat electrostatic, foarte abraziv și face ravagii pe mașini și echipamente. Într-un studiu recent, cercetătorii NASA Philip T. Metzger și James G. Mantovani au considerat cât de multe daune ar putea provoca acest regolit navelor spațiale care orbitează.
Philip T. Metzger este un fizician planetar și om de știință asociat la Universitate. din Florida Centrală (UCF), care sa retras recent de la Centrul Spațial Kennedy al NASA, unde a co-fondat KSC Swamp Works. James G. Mantovani este astrofizician și cercetător la Exploration Systems & Development la KSC Swamp Works. Lucrarea care descrie descoperirile lor, „The Damage to Lunar Orbiting Spacecraft Caused by the Ejecta of Lunar Landers”, a apărut recent online în arXiv.
Pe lângă astronauții Apollo, agențiile spațiale au trimis misiuni robotice către luna de peste șase decenii. Primele misiuni au fost lansate de Uniunea Sovietică în 1959, sondele Luna 1 și 2, care au trecut aproape de Lună și au aterizat la suprafață (respectiv). Aceste misiuni au dezvăluit volume de date despre compoziția, structura, mediul și istoria evolutivă a Lunii. Aceasta include faptul că cea mai mare parte a suprafeței lunare este acoperită cu o pulbere fină cunoscută sub numele de regolit lunar.
Acest praf este compus din minerale silicate create de miliarde de ani de meteoriți și micrometeoriți care lovesc suprafața. În timp ce atmosfera pufoasă a Pământului asigură că majoritatea acestor roci spațiale ard înainte de a ajunge la suprafață, luna nu are atmosferă de care să vorbească. În plus, mediul lunar fără aer nu se confruntă cu precipitații și nicio eroziune determinată de vânt, lăsând tot acest regolit zimțat și tăiat. În plus, interacțiunea dintre suprafață și particulele solare încărcate (alias vântul solar) a lăsat regolitul încărcat electrostatic – făcându-l să se lipească de tot!
Așa cum a explicat Metzger pentru Universe Today prin e-mail, acest lucru face ca regolitul lunar să fie un pericol major pentru explorarea lunară robotică și cu echipaj:
„Regolitul lunar este un pericol pentru explorare, deoarece este diferit de solul terestru. Deci, nici tehnologiile și nici fiziologia noastră nu sunt adaptate la acesta. Este Este foarte ușor pentru un rover să se blocheze în solul lunar, deoarece particulele fine îl fac să aibă o dilatație foarte mare, care este o proprietate a solului care îl face să se înfunde atunci când o roată trece peste el. Este, de asemenea, un pericol pentru sănătate, deoarece praful fin poate ajunge în fundul plămânilor, unde poate provoca degradarea pe termen lung a sănătății tale respiratorii.”
Pentru scopurile lor, Metzger și Mantovani au explorat potențialul pericol pe care regolitul îl prezintă pentru decolare și aterizare, rezultat din faptul că Luna este lipsită de aer și are o gravitație mai mică (16,5% față de Pământ). „Praful fin este accelerat de evacuarea rachetei la o viteză extrem de mare, iar luna nu are atmosferă, așa că nu există nimic care să încetinească praful până când acesta afectează un alt activ de pe Lună, fie pe suprafața lunii, fie pe orbită. " el a adăugat. „Acest lucru poate provoca niveluri extrem de ridicate de sablare asupra acelor active din apropiere.”
Pe lângă misiunile pe orbită, regolitul susținut de decolare și aterizare poate degrada elemente de la suprafață, de la celule solare și radiatoare termice. la senzori și vehicule. Evaluarea potențialului de deteriorare necesită ca oamenii de știință să simuleze dinamica fluidelor pe suprafața lunară. Aceasta a însemnat luarea în considerare a modelelor de fizică a regimului de craterizare și eroziune cu traiectorii de ejectare și posibile scenarii de daune. După cum a explicat Metzger, acest lucru a fost posibil prin combinarea datelor din misiunile anterioare cu simulări computerizate și fizice:
„Pentru a cuantifica ejecția solului și a prafului din evacuarea rachetelor, am efectuat experimente, simulări pe computer și analize de imaginile trimise înapoi de la misiunile lunare anterioare. De exemplu, am efectuat aproximativ 400 de experimente cu gravitație redusă folosind aeronavele cu gravitație redusă. Acestea ne-au permis să stabilim cât de mai rapidă va fi eroziunea solului în gravitația lunară în comparație cu gravitația terestră. de asemenea, a efectuat experimente într-o cameră cu vid și au descoperit că rata de eroziune este mai rapidă atunci când gazul este rarefiat.”
Aceste experimente cu camerele cu vid au constat în mare parte în aterizarea aeronavei într-o cameră plină cu JSC-1A, un insectă lunar. simulant de sol creat de oamenii de știință de la NASA Johnson Space Center între 2004 și 2008. Un astfel de experiment a fost realizat de Metzger în 2015 împreună cu colegul său John E. Lane, cercetător la Laboratorul de mecanică granulară și operațiuni regolite (GMRO) din cadrul Kennedy Space al NASA. Centru. Metzger și Mantovani au luat în considerare, de asemenea, lucrările anterioare ale lui Metzger și Lane, în care au arătat modul în care traiectoriile ejectelor se reduc la unghiurile, vitezele și dimensiunile particulelor.
De asemenea, au comparat aceste date experimentale cu imaginile realizate de modulele Lunar Lander (LLM) utilizate de astronauții Apollo. Rezultatele au arătat că ejecta ar avea efecte diferite asupra navelor spațiale care orbitează, în funcție de natura și elevația orbitelor lor. Mai mult, a spus Metzger, efectele ar putea fi încă problematice în timp:
„Am descoperit că Lunar Gateway, care se va afla pe o orbită aproape rectilinie a haloului, la înălțimea Lunii, va suferi doar ușoare daune de la ejectorul.Totuși, este important să cunoașteți cantitatea de daune, deoarece ar putea afecta instrumentele sensibile chiar și la acea altitudine.Este mult mai rău pe orbită lunară joasă.Dacă se întâmplă să zboare o navă spațială la momentul nepotrivit în apropierea unei aterizări lunare, estimăm că aproximativ 4% din suprafețele sale de sticlă vor fi ciobite. Aceste daune se cumulează cu expunerile multiple. Acest lucru ar putea fi rău pentru echipamentele sensibile, cum ar fi camerele de la bordul navei spațiale."
Prin programul Artemis, NASA. și partenerii săi vor stabili infrastructura pe termen lung pentru a permite un „program susținut de explorare și dezvoltare lunară”. Aceasta include Lunar Gateway pe orbită și tabăra de bază Artemis de la suprafață, susținând explorarea robotică și umană obișnuită. Agenția Spațială Europeană intenționează, de asemenea, să înființeze Satul Lunar, o unitate internațională de cercetare care va servi drept succesor spiritual al Stației Spațiale Internaționale (ISS). China și Rusia s-au asociat și pentru a crea Stația Internațională de Cercetare Lunară (ILRS) ca un concurent direct al Programului Artemis.
Un număr tot mai mare de companii spațiale comerciale intenționează, de asemenea, să efectueze misiuni regulate pe Lună, oferind totul, de la încărcătură utilă și transportul echipajului până la turismul lunar. O prezență umană în creștere va însemna o activitate mult crescută pe suprafața lunii, ceea ce ar putea avea repercusiuni. Metzger spune că evaluarea potențialelor pericole și elaborarea strategiilor de atenuare este necesară astăzi:
„Odată cu creșterea așteptată a traficului de aterizare pe Lună, aceasta poate deveni o problemă serioasă care va necesita coordonare internațională pentru a fi gestionată. Trebuie să ne asigurăm că navele spațiale nu se întâmplă să zboare prin ejecta unei aterizări lunare. Trebuie să avem acorduri cu privire la când să construim platforme de aterizare lunară pentru a reduce cantitatea de ejecta."
"De asemenea, trebuie să cădem de acord asupra cât de mult daune pe care avem voie să le provocăm navelor spațiale celeilalte, deoarece daunele nu pot fi reduse la zero. În mediul fără aer al lunii, ne vom deteriora întotdeauna hardware-ul celuilalt. Cu toate acestea, trebuie să fim de acord că un nivel minim de daune este acceptabil și trebuie să definim care este acel nivel."
Comentarii:
Adauga Comentariu