כיצד תתמודד נאס"א עם בעיית אבק הירח לנחיתות ירח של ארטמיס?

Send

באפולו 15, אנשי הצוות לא יכלו לראות שהם יורדים לשולי מכתש רחב. לאחר כיבוי המנוע, מודול הירח התנדנד לאחור כ -11 מעלות לתוך המכתש עד שמשטח כף הרגל האחורי יצר קשר עם האדמה. כרית כף הרגל הקדמית הייתה אז מהקרקע, ללא משקל. הטיה של 11 מעלות זו הייתה קרוב למגבלות העיצוב של מודול הירח.

(תמונה: © נאס"א)

צוותי המחקר חזרו לבדוק נחיתה של אפולו ירח נתונים כדי להעריך כמה שטח ירח נפלט לחלל.

לא רק שצוותי הנחיתה של אפולו התערפלו על ידי האבק המפוצץ, מה שהופך את הטאצ'דאונס למטרידאך כמויות ניכרות של סלע ופסולת נשלחו גם הם טסים במהלך הנחיתות המופעלות על ידי הרקטות.

נאס"א שמה לה למטרה לשים שוב אסטרונאוטים על הירח עד שנת 2024, אז מה לעשות בקשר לבעיית האבק? מדענים מנסים לתכנן את הדרך לעקיפת הבעיה שנראית נחוצה אם לנסוע לירח זה להיות שגרתי.

זיכרונות אפולו

ראשית, ישנם מספר תיאורים היסטוריים הנוגעים למגע בטוח בבני אדם על הירח, החל מהעצם נחיתת הירח הראשונה של אפולו, ביולי 1969. בעוד ניל ארמסטרונג, מפקד מודול הירח של הנשר, שבא לידי ביטוי בתחקיר טכני, "בגובה של פחות מ -100 מטרים, התחלנו לקבל דף שקוף של אבק נע שהעלם את הראות מעט. ככל שירדנו, הראות המשיכה להפחית."

באופן דומה, ב אפולו 12, פיט קונראד נתקל באבק כה רב שהוא היה מסונוור כשעלה את ירידתו הסופית אל פני השטח. בהמשך הוא סיפר כי "האבק הלך ככל שיכולתי לראות לכל כיוון ומחסל מכתשים לחלוטין וכל דבר אחר ... לא יכולתי לדעת מה מתחתי. ידעתי שאני באזור טוב בדרך כלל ופשוט הייתי הולך צריך לנשוך את הכדור ולנחות, כי לא יכולתי לדעת אם יש שם מכתש או לא. "

כמה מפקדי הנחיתה של אפולו עקבו אחר חששות דומים.

עושה ליום רע

נאס"א מקווה ליישם את השיעורים מתקופת אפולו למשימות ירח עתידיות.

צ'ירולד אפ, מנהל הפרויקט של הנחיתה האוטונומית וטכנולוגיית הימנעות מפגעים במרכז החלל ג'ונסון של נאס"א ביוסטון, אמר כי "לפרפרזה על כלה ישנה, מי ששוכח את העבר נידון לנחות כמו זה.

"לאחר שבחנתי את הנחיתות של אפולו הגעתי לשתי מסקנות: האחת, הצוותים האלה עשו עבודה נהדרת. שניים, נתונים מכמה מהנחיתות תומכים ברעיון שעלינו לתת אדמת ירח עתידית מידע נוסף כדי להגדיל את ההסתברות להצלחה במשימה, "הוסיף א.פ.

Epp אמר שאם מודול ירחי ינוח בזווית מעבר ל 12 מעלות, ייתכן שהאסטרונאוטים לא יוכלו לשגר את עצמם מעל פני השטח. "לכן, אם צוות נחת על גבעה או עם משטח כף רגל או שניים על סלע גדול או במכתש, זה יכול לגרום ליום רע", אמר.

פיזיקה של פליטת טילים

"הירח הוא גוף בעל כוח משיכה נמוך וחסר אוויר, הגורם לאפקטים של פלומת הטיל להיות שונים מאוד ממה שאנחנו חווים על כדור הארץ, "אמר פיליפ מצגר, מדען פלנטה במכון החלל בפלורידה באוניברסיטת מרכז פלורידה (UCF) באורלנדו.

"על כדור הארץ, סלעים נוסעים הכי רחוק, בעוד אבק נעצר במרחק קצר משם בעזרת גרירת האטמוספרה של כדור הארץ", אמר מצגר ל- Space.com. "על הירח זה ההפך הגמור, כאשר האבק הולך הכי מהר והרחוק ביותר. האבק יכול לגרום נזק קשה למשטחי החומרים אם ננחת קרוב מדי לחומרה אחרת או נורה סביב הירח."

מצינור מנוע הנחת הירח מפוצץ אבק, אדמה, חצץ וסלעים במהירות גבוהה ויפגע בחומרה מסביב - כמו מאחזים ירחיים, פעולות כרייה או אתרים היסטוריים - אלא אם כן יימתנו הנמצאים כראוי, אמר מצגר.

במהלך 20 השנים האחרונות פיתחו החוקרים תמונה עקבית של הפיזיקה של פליטת הרקטות הנושבת אדמת ירח, "אך קיימים פערים משמעותיים", אמר מצגר. "שום שיטת דוגמנות זמינה כרגע אינה יכולה לחזות במלואה את ההשפעות. עם זאת, היסודות מובנים מספיק כדי להתחיל לתכנן אמצעי נגד."

מבוקש: רפידות שיגור

מצגר וחברי צוות אחרים במרכז UCF למדעי הירח והאסטרואיד (CLASS) אומרים כי כריות נחיתה נדרשות למשימות הפוקדות שוב ושוב מאחז ירחי.

לגבי נחיתות ירח, מחקר של CLASS הראה כי התזת חול אשר תתרחש במוצב ירחי אינה מקובלת, מכיוון שהיא תשפיל יתר על המידה את האופטיקה, תאים סולאריים, משטחי בקרה תרמית ומפרקים נעים על מנגנונים. השפעות של פיצוץ אבנים עלולות גם לשבור חומרה.

חוקרי מכון החלל בפלורידה חוקרים שיטות להפחתת השפעות הפיצוצים הללו, כמו סינוס רגולית ירח. הם בוחנים גם ברובוטיקה לצורך דחפור ובניית ברמוסים, ובנוסף שוקלים להשתמש בחצץ או בריצוף. והם מארגנים סדרה של תחרויות רובוטיקה לטכנולוגיות בניית כרית נחיתה בשילוב עם חברות למידת מכונות כדי לקדם עוד יותר את יכולות הרובוטיקה הנחוצות.

"נאס"א מתייחסת ברצינות רבה לנושאי השקעים הפוטנציאליים הקשורים לאינטראקציה בין משטח הרקמה של מנוע הרקטות," אמר רוברט מולר, טכנולוג בכיר וחוקר ראשי במשרד מערכות חקר ופיתוח במרכז החלל קנדי של נאס"א בפלורידה.

זה לא בכדי, אמר מולר; לנחתים עתידיים אנושיים יהיו יותר בעיות עם השפעות פלומה לעומת הנחתים של אפולו בגלל דחף המנוע הגבוה יותר. חוקרי נאס"א מפתחים מושגים לנחיתה ירחית וכריות שיגור גם לנחתים אנשי צוות.

סוכנות החלל נוקטת בימים אלה בכדי להעריך את ההשפעות הפוטנציאליות בסביבת ואקום ירח, אמר מולר ל- Space.com, עם קודי דוגמנות מחשבים חדשים שנמצאים תחת פיתוח בתוכניות מחקר חדשנות לעסקים קטנים של נאס"א ותוכניות העברת טכנולוגיות לעסקים קטנים.

נתפס במצלמה

מישל מונק, מעולם לא היה שום מאמץ מתואם להפחית את בעיית האבק הירח, מוביל יכולת כניסה, ירידה ויכולת מערכת הנחיתה במרכז לחקר הלשון של נאס"א במפטון, וירג'יניה. "יש לנו קוד 'ייצור' כדי לחזות מה יקרה - אבל זה לא מקבל תוקף עם נתונים, כך שאנחנו באמת לא יודעים כמה טובות התחזיות."

מונק אמר שמאתגר במיוחד לבצע מבחן קרקע מציאותי לסביבת הירח, שיספק נתונים טובים "אמת". אגף המשימה לטכנולוגיית החלל של נאס"א החל לאחרונה פרויקט הכולל רכיבים לבדיקת קרקע וגם למודלים חישוביים.

בנוסף, מונק הוא החוקר הראשי של ארבע מצלמות סטריאו שיועברו על סיפונה של נחתת הירח Nova-C של מכונות אינטואיטיביות, אשר אמורה לשגר בשנת 2021 על רקטת SpaceX פלקון 9 במסגרת תוכנית שירותי הירח המשכורת המסחרית של נאס"א. העומס נקרא מצלמות סטריאו ללימודי שטח פלומה-ירח (SCALPSS).

SCALPSS מפותח בחברת נאס"א לנגלי וממנף את טכנולוגיית המצלמות המשמשת בסוכנות מאדים 2020 רובר התמדה, אמר מונק. אשכול המצלמות יתפוס נתוני וידיאו ותמונות סטילס של פלומת הנחת כאשר הפלומה מתחילה להשפיע על פני הירח עד לאחר כיבוי המנוע, וזה קריטי לעיצובי העתיד של רכב הירח ומאדים, אמרה.