นาซ่าจะจัดการกับปัญหาฝุ่นละอองดวงจันทร์สำหรับการลงจอดบนดวงจันทร์อาร์เทมิสได้อย่างไร

Send

ในอพอลโล 15 ลูกเรือไม่สามารถเห็นได้ว่าพวกเขากำลังลงมาที่ขอบปล่องกว้าง หลังจากปิดเครื่องยนต์โมดูลจันทรคติจะแกว่งไปข้างหลังประมาณ 11 องศาในปล่องภูเขาไฟจนกระทั่งแป้นเหยียบด้านหลังสัมผัสกับพื้น จากนั้นแป้นวางเท้าด้านหน้าก็ถูกกระแทกโดยไม่มีน้ำหนัก ความลาดเอียง 11 องศานี้ใกล้กับขีด จำกัด การออกแบบสำหรับโมดูลดวงจันทร์

(ภาพ: © NASA)

ทีมศึกษาได้กลับไปดู Apollo ดวงจันทร์ขึ้นฝั่ง ข้อมูลเพื่อประเมินว่าภูมิประเทศของดวงจันทร์ถูกผลักลงในพื้นที่เท่าใด

ทีมงานที่ลงจอดของอพอลโลไม่เพียง แต่ถูกละอองฝุ่นฟุ้งกระจายไป ทำทัชดาวน์ลำบากแต่หินและซากปรักหักพังจำนวนมากก็ถูกส่งไปบินระหว่างจรวดขับเคลื่อน - เพลย์

นาซ่าตั้งเป้าที่จะวางนักบินอวกาศขึ้นบนดวงจันทร์อีกครั้งในปี 2567 ดังนั้นจะทำอย่างไรกับปัญหาฝุ่น นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามคิดค้นวิธีแก้ปัญหาที่จำเป็นถ้า เดินทางไปยังดวงจันทร์ คือการกลายเป็นกิจวัตร

ความทรงจำของ Apollo

ประการแรกมีเรื่องราวทางประวัติศาสตร์หลายประการเกี่ยวกับการทำทัชดาวน์อย่างปลอดภัยของมนุษย์บนดวงจันทร์โดยเริ่มจาก การขึ้นฝั่งดวงจันทร์อพอลโลแห่งแรกในเดือนกรกฎาคม 2512. ในฐานะนีลอาร์มสตรองผู้บัญชาการของโมดูลจันทรคติของอีเกิลสะท้อนให้เห็นในการถกเถียงทางเทคนิคว่า "บางสิ่งที่น้อยกว่า 100 ฟุตเราเริ่มที่จะได้รับแผ่นโปร่งใสของฝุ่นที่เคลื่อนที่ซึ่งบดบังทัศนวิสัยเล็กน้อย เพื่อลด "

ในทำนองเดียวกันใน อพอลโล 12พีทคอนราดวิ่งเข้าไปในฝุ่นจำนวนมากจนเขาตาบอดในขณะที่เขาลงมาสู่พื้นผิวขั้นสุดท้าย เขาเล่าในภายหลังว่า "ฝุ่นไปไกลเท่าที่ฉันจะเห็นได้ในทุกทิศทางและหลุมอุกกาบาตที่สมบูรณ์และสิ่งอื่น ๆ ... ฉันไม่สามารถบอกได้ว่าอะไรที่อยู่ข้างใต้ฉันฉันรู้ว่าฉันอยู่ในพื้นที่ที่ดีโดยทั่วไป ต้องกัดกระสุนและที่ดินเพราะฉันไม่สามารถบอกได้ว่ามีปล่องภูเขาไฟอยู่ที่นั่นหรือไม่ "

ผู้บังคับการลงจอดที่ตามมาหลายคนสังเกตเห็นความกังวลที่คล้ายกัน

ทำวันที่เลวร้าย

นาซ่าหวังที่จะใช้บทเรียนจากยุค Apollo กับภารกิจทางจันทรคติในอนาคต

“ การถอดความโบรไมด์เก่าผู้ที่ลืมอดีตก็ต้องตกอยู่ในสภาพเหมือนเดิม” Chirold Epp ผู้จัดการโครงการเทคโนโลยีการลงจอดอิสระและการหลีกเลี่ยงอันตรายที่ศูนย์อวกาศจอห์นสันในเมืองฮุสตันกล่าว

"เมื่อมองไปที่เพลพอลโลฉันได้ข้อสรุปสองข้อ: หนึ่งทีมงานเหล่านั้นทำงานได้ดีมากสองข้อมูลจากการลงจอดหลายแห่งสนับสนุนแนวคิดที่เราต้องให้ อนาคตดวงจันทร์แลนเดอร์ ข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความน่าจะเป็นของความสำเร็จของภารกิจ "Epp เพิ่ม

Epp กล่าวว่าหากโมดูลดวงจันทร์มาพักผ่อนในมุมที่เกิน 12 องศานักบินอวกาศอาจไม่สามารถยิงตัวเองออกจากพื้นผิวได้ “ ดังนั้นหากลูกเรือตกลงบนเนินเขาหรือใช้แผ่นรองหรือสองบนก้อนหินขนาดใหญ่หรือในหลุมอุกกาบาตนั่นอาจทำให้เกิดวันที่เลวร้าย” เขากล่าว

ฟิสิกส์ของไอเสียจรวด

"ดวงจันทร์ เป็นวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำและไร้อากาศซึ่งทำให้ผลกระทบของจรวดขนนกแตกต่างจากที่เราพบมากในโลก "Philip Metzger นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ Florida Space Institute ที่มหาวิทยาลัย Central Florida (UCF) ในออร์แลนโดกล่าว

“ บนโลกหินจะเคลื่อนที่ได้ไกลที่สุดในขณะที่ฝุ่นถูกหยุดลงโดยการลากชั้นบรรยากาศของโลกออกไปไม่ไกล” Metzger กล่าวกับ Space.com "บนดวงจันทร์มันเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามอย่างแน่นอนกับฝุ่นที่ไปเร็วที่สุดและไกลที่สุดฝุ่นอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อพื้นผิวของวัสดุถ้าเราลงจอดใกล้กับฮาร์ดแวร์อื่น ๆ บนหรือโคจรรอบดวงจันทร์"

ไอเสียเครื่องยนต์ของ Lunar Lander พัดฝุ่นดินกรวดและหินด้วยความเร็วสูงและจะสร้างความเสียหายให้กับฮาร์ดแวร์โดยรอบ - เช่นด่านทางจันทรคติปฏิบัติการเหมืองหรือสถานที่ทางประวัติศาสตร์ - เว้นแต่ว่าจะมีการลดการปล่อยก๊าซออกอย่างเหมาะสม Metzger กล่าว

ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมานักวิจัยได้พัฒนาภาพที่สอดคล้องกันของฟิสิกส์ของดินบนดวงจันทร์ที่มีการปล่อยจรวด "แต่มีช่องว่างที่สำคัญ" Metzger กล่าว "ไม่มีวิธีการสร้างแบบจำลองในปัจจุบันที่สามารถทำนายผลกระทบได้อย่างสมบูรณ์อย่างไรก็ตามพื้นฐานมีความเข้าใจอย่างดีพอที่จะเริ่มออกแบบมาตรการตอบโต้"

ต้องการ: เปิดตัวแผ่น

Metzger และสมาชิกในทีมอื่น ๆ ที่ศูนย์วิทยาศาสตร์พื้นผิวโลกจันทรคติและดาวเคราะห์น้อย (CLASS) ของ UCF กล่าวว่าแผ่นรองพื้นเชื่อมโยงไปถึงมีความจำเป็นสำหรับภารกิจที่ต้องไปที่หน้าด่านจันทรคติซ้ำ ๆ

สำหรับการลงจอดบนดวงจันทร์งานวิจัยของ CLASS แสดงให้เห็นว่าการระเบิดด้วยทรายที่จะเกิดขึ้นที่ด่านจันทรคตินั้นเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้เนื่องจากจะทำให้ทัศนศาสตร์เสื่อมสภาพมากเกินไปเซลล์แสงอาทิตย์พื้นผิวควบคุมความร้อนและข้อต่อที่เคลื่อนไหวบนกลไก ผลกระทบของหินเป่าอาจทำลายฮาร์ดแวร์ได้เช่นกัน

ผู้ค้นหาสถาบันอวกาศฟลอริดากำลังตรวจสอบวิธีการเพื่อลดผลกระทบของการระเบิดเหล่านี้เช่นการเผาพระจันทร์ตามจันทรคติ พวกเขายังมองหาหุ่นยนต์สำหรับการขุดและสร้างเขื่อนเช่นเดียวกับการพิจารณาการใช้กรวดหรือรถปู และพวกเขากำลังจัดชุดของการแข่งขันหุ่นยนต์สำหรับเทคโนโลยีการก่อสร้างแผ่นเชื่อมโยงไปถึงร่วมกับ บริษัท การเรียนรู้ของเครื่องจักร

"NASA ให้ความสำคัญกับปัญหาการปล่อยก๊าซที่เกี่ยวข้องกับการมีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวของเครื่องยนต์จรวดอย่างจริงจัง" โรเบิร์ตมุลเลอร์นักเทคโนโลยีอาวุโสและผู้วิจัยหลักในสำนักงานระบบสำรวจและพัฒนาที่ศูนย์อวกาศเคนเนดีของนาซ่าในฟลอริดากล่าว

นั่นเป็นเหตุผลที่ดี Mueller กล่าว อนาคตมนุษย์แลนเดอร์จะมีปัญหาเรื่องขนนกมากกว่าอพอลโลแลนเดอร์เพราะเครื่องยนต์แรงขับสูง นักวิจัยของนาซ่ากำลังพัฒนาแนวความคิดสำหรับการลงจอดบนดวงจันทร์และแท่นวางสำหรับผู้ขับขี่ยานพาหนะเช่นกัน

หน่วยงานอวกาศกำลังดำเนินการเพื่อประเมินผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมสูญญากาศทางจันทรคติ Mueller บอก Space.com ด้วยรหัสการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ใหม่ที่ได้รับการพัฒนาผ่านโปรแกรมการวิจัยนวัตกรรมธุรกิจขนาดเล็กและการถ่ายโอนเทคโนโลยีธุรกิจขนาดเล็กของ NASA

ติดกับกล้อง

Michelle Munk ไม่เคยมีความพยายามร่วมกันในการลดปัญหาฝุ่นตามจันทรคติ แต่อย่างใดมิเชลมังค์ผู้เข้าร่วมการสืบเชื้อสายและความสามารถของระบบลงจอดที่ศูนย์วิจัย Langley ของ NASA ในแฮมป์ตันรัฐเวอร์จิเนียกล่าว "เรามีรหัส 'การผลิต' เพื่อคาดการณ์ว่าจะเกิดอะไรขึ้น - แต่มันไม่ได้ตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลดังนั้นเราจึงไม่รู้ว่าการทำนายนั้นดีแค่ไหน"

Munk กล่าวว่าเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่งที่จะทำการทดสอบภาคพื้นดินจริงสำหรับสภาพแวดล้อมทางจันทรคติซึ่งจะให้ข้อมูล "ความจริง" ที่ดี คณะผู้แทนด้านเทคโนโลยีอวกาศของนาซ่าเพิ่งเริ่มโครงการที่มีทั้งการทดสอบภาคพื้นดินและการสร้างแบบจำลองการคำนวณ

นอกจากนี้ Munk ยังเป็นผู้ตรวจสอบหลักสำหรับกล้องสเตอริโอสี่ตัวที่จะถูกนำไปขึ้นเครื่องบนยานอวกาศโนวา -C ซึ่งใช้งานง่ายซึ่งมีกำหนดจะเปิดตัวในปี 2564 ในจรวด SpaceX Falcon 9 ภายใต้โปรแกรมบริการเชิงพาณิชย์ Lunar Payload น้ำหนักบรรทุกที่เรียกว่ากล้องสเตอริโอสำหรับการศึกษาพื้นผิวดวงจันทร์ (SCALPSS)

SCALPSS กำลังพัฒนาที่ NASA Langley และใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีกล้องที่ใช้ในหน่วยงาน Mars 2020 rover ความเพียรMunk กล่าว กลุ่มกล้องจะจับภาพวิดีโอและข้อมูลภาพนิ่งของขนนกของแลนเดอร์เนื่องจากขนนกเริ่มกระทบพื้นผิวดวงจันทร์จนกระทั่งหลังจากเครื่องยนต์ดับซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบยานดวงจันทร์และดาวอังคารในอนาคต