|
Астронавты будут отслеживать попадание пыли в Лунные врата
|
|
|
|
Лунный реголит (он же лунная пыль) представляет серьезную опасность для миссий, направляющихся на Луну. Он повсюду на поверхности — в некоторых местах на глубине от 5 до 10 метров (от 16,5 до 33 футов), не говоря уже о зубчатых и липких. Во время миссий «Аполлон» астронавты узнали, как эта пыль прилипает ко всему, включая их скафандры. Хуже того, его отследили обратно в их лунные модули (LM), где он прилипал к поверхностям и вызывал хаос в электронике и механическом оборудовании и даже приводил к длительным респираторным проблемам. Это серьезная проблема для программы Artemis, целью которой является создание «устойчивой программы исследования и освоения Луны». Одним из ключевых элементов этой программы являются Лунные ворота, лунная среда обитания, которая будет вращаться вокруг Луны в течение запланированных 15 лет и облегчит долгосрочные миссии на поверхность. Влияние, которое окажет реголит, введенный космонавтами, вернувшимися с поверхности, недостаточно изучено. В недавней статье группа исследователей под руководством НАСА создала основанную на физике модель, чтобы оценить, как реголит может влиять на среду обитания с течением времени.
|
|
|
|
Команду возглавил Рональд Дж. Ли, ведущий аэрокосмический инженер консалтинговой и аналитической компании из Хьюстона, а также правительственный/военный подрядчик Буз Аллен Гамильтон. К нему присоединились ученые из Космического центра НАСА имени Джонсона, Центра космических полетов имени Маршалла НАСА, Европейского центра космических исследований и технологий ЕКА (ESTEC), а также хьюстонской инженерной фирмы Jacobs Technology и аэрокосмического подрядчика Barrios Technology. Статья, описывающая их модель, недавно появилась в Acta Astronautica. В то время как большинство метеоров, попадающих в атмосферу Земли, сгорают до того, как достигнут поверхности, Луна представляет собой безвоздушную среду. В результате миллиарды лет ударов поверхность превратилась в пыль, образовав мелкие частицы кремнезема. Отсутствие атмосферы также означало, что эти частицы не подвергались воздействию ветра или осадков, что делало их деформированными и неровными. Взаимодействие между этими частицами и заряженной плазмой солнечной короны (также известной как солнечный ветер) оставило реголит электростатически заряженным, заставляя его прилипать к электрически заряженным поверхностям.
|
|
|
Эта пыль вызвала множество проблем во время миссий «Аполлон», в том числе проблемы с терморегуляцией батарей лунной разведывательной машины (LRV) во время миссий «Аполлон-16» и «17». Юджин Сернан, командующий миссией «Аполлон-17», дошел до того, что объявил лунный реголит самой большой проблемой для исследования Луны. «Я думаю, что пыль, вероятно, является одним из наших самых больших препятствий для номинальной работы на Луне», — сказал он. «Я думаю, что мы можем преодолеть другие физиологические, физические или механические проблемы, кроме пыли». В ближайшие годы программа Артемиды отправит астронавтов на Луну впервые со времен эры Аполлона. Но в отличие от предыдущих высадок с экипажем, оставивших после себя различные научные эксперименты и «следы и флаги», программа «Артемида» создаст прочную инфраструктуру. В дополнение к Лунным воротам астронавты будут полагаться на базовый лагерь Артемиды при выполнении научных операций на поверхности. У ЕКА и Китая также есть планы относительно лунной инфраструктуры, известной как Лунная деревня и Международная лунная исследовательская станция (ILRS) соответственно.
|
|
|
|
Это означает, что несколько космических агентств и коммерческих партнеров совершают запуски на поверхность и с нее, а астронавты выполняют регулярные выходы в открытый космос. Количество лунного реголита, поднятого вверх и возвращающегося к транспортным средствам и местам обитания, приведет к износу скафандров и транспортных средств, поскольку они невероятно абразивны. Он также нанесет ущерб машинам, системам питания, системам жизнеобеспечения и другим жизненно важным компонентам. Существуют также риски для здоровья, которые бортовой реголит будет представлять для астронавтов, коммерческих экипажей и лунных туристов. Ситуация будет существенно усложняться из-за наличия нескольких взаимодействующих элементов миссии. Как они писали: «Уникальная проблема, стоящая перед Gateway, заключается в том, что он не выдержит одноразового воздействия лунной пыли, как, возможно, в случае с командным и служебным модулями «Аполлона», в течение запланированного 15-летнего срока службы, а по одному на каждый. из нескольких наземных миссий с участием Gateway, предложенных в архитектуре Artemis.Внешняя часть Gateway и транспортных средств посещения, которые пристыковываются к нему, покрыты критическими системами, такими как солнечные батареи, радиаторы, стыковочные механизмы и уплотнения, разъемы для передачи жидкости, коммуникационные антенны, внешние роботизированные систем и научной полезной нагрузки».
|
|
|
|
К счастью, после миссий «Аполлон» было проведено много исследований, чтобы охарактеризовать физические свойства лунного реголита. На основании этого ученые пришли к выводу, что опасность, исходящая от лунного реголита, является динамической и зависит от конфигурации космического корабля, положения (по отношению к Солнцу) и плазменной среды. В предыдущем исследовании Ли и соавтор Гэри Л. Браун (Barrios Technology) разработали новую модель для характеристики угрозы, которую он представляет для Лунных ворот, которую они назвали Программой моделирования и анализа лунной пыли на орбите (GOLDMAP). Используя эту модель, Ли, Браун и их команда рассмотрели архитектуру миссии Artemis и смоделировали ее различные аспекты. Это включало в себя природную среду и зарядку космического корабля с использованием спецификации НАСА для проектирования природных сред (DSNE), программного обеспечения с открытым исходным кодом для взаимодействия с плазмой космического корабля (SPIS) и данных из лаборатории зеркал обсерватории Стюарда (SOML). Это было объединено с моделью переноса частиц, зависящей от времени, в которой использовалось программное обеспечение Siemens STAR-CCM для характеристики гидродинамики.
|
|
|
|
Из этого они пришли к различным выводам относительно шлюза и возможного заражения космонавтами, прибывающими и убывающими с помощью системы посадки человека (HLS). Как писали исследователи: «Во время миссий на поверхности Луны элементы корабля HLS, вероятно, будут подвергаться загрязнению мелкими частицами лунного реголита на поверхности Луны из-за как природных явлений, таких как электростатический подъем, так и левитация в пределах нескольких метров над лунной поверхностью, а также удары микрометеороидов, которые, как показали эксперименты и моделирование, вносят свой вклад как в приповерхностные, так и в высокогорные скопления пыли, а также в деятельность человека на поверхности, включая PSI двигателей во время спуска и подъема».
|
|
|
|
Исходя из этого, становится ясно, что Лунные врата — связующее звено для будущих исследований и освоения Луны — будут уязвимы для переноса пыли. Таким образом, становится очевидной необходимость проведения дезактивационных мероприятий для астронавтов, возвращающихся с лунной поверхности. Забегая вперед, Ли и его коллеги подчеркивают, что проверка модели необходима с использованием лабораторных экспериментов, проводимых экспертами и учеными НАСА. Они также рекомендуют будущие полезные нагрузки для обнаружения и сбора пыли на орбите снаружи шлюза. Результаты этих экспериментов помогут информировать планировщиков миссий НАСА и операции на борту Gateway по мере развертывания программы Artemis. Это также, вероятно, послужит основой для будущих рекомендаций и «лучших практик» для работы на лунной поверхности.
|
|
|
|
Источник
|
