|
Малоизвестная опасность посадок на Луну
|
|
|
|
Когда космические аппараты приземляются на Луну, их двигатели выбрасывают огромные облака пыли и мусора, которые могут повредить дорогостоящее оборудование и угрожать будущим лунным базам. Поскольку космические агентства планируют обеспечить длительное присутствие на Луне, понимание того, как формируются эти шлейфы, стало важнейшим приоритетом.
|
|
|
|
Исследовательская группа, возглавляемая Руи Ни, доцентом кафедры машиностроения в инженерной школе Уайтинга при Университете Джона Хопкинса, помогает ответить на этот вопрос, исследуя сложное взаимодействие между выхлопными газами ракет и поверхностью Луны.
|
|
|
|
С 2021 года в сотрудничестве с Центром космических полетов имени Маршалла НАСА и Мичиганским университетом команда Ni сосредоточила свое внимание на загадочном явлении — регулярно расположенных полосах пыли, расходящихся от точки приземления, — впервые наблюдаемом во времена "Аполлона" и вновь наблюдаемом во время недавней посадки Blue Ghost компании Firefly Aerospace посадочный модуль.
|
|
|
|
Эта характерная закономерность так и не была полностью объяснена — до сих пор. Команда Ni, чьи результаты опубликованы в Nature Communications, раскрыла гидродинамику, стоящую за этим явлением, и показала, как вакуумная среда Луны усиливает поведение частиц пыли во время спуска.
|
|
|
|
|
|
|
"Мы задались целью понять необычные закономерности, наблюдаемые во время высадки на Луну, и обнаружили, что эти характерные закономерности являются результатом неустойчивости Гертлера, явления гидродинамики, при котором искривленный поток выхлопных газов над поверхностью Луны создает силы, которые генерируют вращающиеся вихри, приводящие к характерным узорам, которые мы видим в пыли облака, - сказал Ни. "В более широком смысле, мы исследуем, как частицы разрушаются и мобилизуются во время приземления внеземных цивилизаций".
|
|
|
|
Понимание этого выброса пыли — это не просто научный интерес, это практическая необходимость. Высокоскоростная лунная пыль может вести себя как струя пескоструйной обработки, потенциально повреждая посадочные модули, места обитания, солнечные батареи и другую инфраструктуру, критически важную для лунного аванпоста. Исследования Ni дают важную информацию для проектирования более безопасных посадок и защиты будущих миссий с той самой поверхности, которую они намерены исследовать.
|
|
|
|
Для этого команда установила систему из шести камер в 15-футовой вакуумной камере Центра космических полетов имени Маршалла, чтобы изучить эрозию, вызванную струей газа, проходящей над слоем имитируемого лунного грунта. Используя эту установку, они зафиксировали образование кратеров и проследили траекторию и скорость движения мелких частиц грунта. Используя имитатор лунного грунта в условиях, близких к вакууму, команда предоставила набор данных, который является первым в своем роде и имеет отношение к будущим полетам на Луну.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что поразительно правильные полосы, наблюдаемые при посадке, не обусловлены выбранными местами посадки", - сказал Ни. "Вместо этого они являются результатом поведения сверхзвукового ракетного шлейфа, который остается на зернистой поверхности. Этот эффект чрезвычайно выражен на Луне из-за ее среды, близкой к вакууму".
|
|
|
|
Несмотря на то, что люди не возвращались на Луну более 50 лет, космическая наука продолжает извлекать пользу из знаний эпохи "Аполлона", но по мере приближения новых миссий с экипажами пробелы в этих знаниях становятся все более важными. Ни сказал, что понимание проблемы пылевого шлейфа особенно важно для будущих миссий Artemis, где постоянные сооружения, такие как лунный аванпост, являются частью плана.
|
|
|
|
"Наша работа помогает выявлять риски, предлагает способы их снижения и улучшает прогнозы скорости эрозии во время приземлений", - сказал он. "Наши результаты прокладывают путь для будущих миссий по оптимизации стратегий приземления и уменьшению воздействия пылевых облаков на оборудование и видимость".
|
|
|
|
Источник
|
