På Apollo 15 kunne ikke besetningsmedlemmene se at de skulle ned på kanten av et bredt krater. Etter å ha slått av motoren, raste månemodulen bakover rundt 11 grader ned i krateret til den bakre fotputen kom i kontakt med bakken. Den fremre fotputen var da utenfor bakken, uten vekt. Denne 11-graders vippa var nær designgrensene for månemodulen.
(Bilde: © NASA)
Studieteamene har gått tilbake for å se på Apollo månelanding data for å vurdere hvor mye måneterreng som ble kastet ut i verdensrommet.
Ikke bare ble landingsmannskapene til Apollo tåket av det blåste støvet, gjør touchdowns plagsomme, men betydelige mengder stein og rusk ble også sendt i løpet av rakettdrevne landinger.
NASA har som mål å sette astronauter på månen igjen innen 2024, så hva skal jeg gjøre med støvproblemet? Forskere prøver å tenke løsningene som ser ut til å være nødvendige hvis reiser til månen er å bli rutine.
Apollo minner
For det første er det flere historiske beretninger om trygge berøringer av mennesker på månen, med det aller første første Apollo månelanding, i juli 1969. Mens Neil Armstrong, sjef for Eagle-månemodulen, reflektert i en teknisk debrief, "på noe under 100 fot, begynte vi å få et gjennomsiktig ark med bevegelig støv som skjulte synligheten litt. Da vi ble lavere, fortsatte synligheten å redusere. "
Tilsvarende på Apollo 12, Pete Conrad løp inn i så mye støv at han ble blindet da han kom til sin siste nedstigning til overflaten. Han fortalte senere at "støvet gikk så langt jeg kunne se i alle retninger og fullstendig utslettet kratre og noe annet ... Jeg kunne ikke si hva som var under meg. Jeg visste at jeg var i et generelt godt område, og jeg skulle bare til må bite i kulen og lande, for jeg kunne ikke si om det var et krater der nede eller ikke. "
Flere etterfølgende landingssjefer på Apollo bemerket lignende bekymringer.
Gjør for en dårlig dag
NASA håper å anvende leksjonene fra Apollo-æraen på fremtidige måneoppdrag.
"For å parafrasere et gammelt bromid, er de som glemmer fortiden dømt til å lande som det," sa Chirold Epp, prosjektleder for Autonomous Landing and Hazard Avoidance Technology ved NASAs Johnson Space Center i Houston.
"Etter å ha sett på Apollo-landingene, har jeg kommet til to konklusjoner: Én mannskapene gjorde en god jobb. To av data fra flere av landingene støtter ideen om at vi må gi fremtidige månelandere mer informasjon for å øke sannsynligheten for misjonssuksess, "la Epp til.
Epp sa at hvis en månemodul hvilte i en vinkel over 12 grader, kan det hende at astronautene ikke kunne skyte seg ut av overflaten. "Så hvis et mannskap landet på en høyde eller med en fotpute eller to på en stor stein eller i et krater, kan det gjøre en dårlig dag," sa han.
Fysikk i raketteksos
"Månen er et lavt tyngdekraft og luftløst legeme, noe som gjør at rakettplumeffektene blir veldig forskjellige enn det vi opplever på jorden, "sier Philip Metzger, en planetforsker ved Florida Space Institute ved University of Central Florida (UCF) i Orlando.
"På jorden reiser steiner lengst, mens støv stoppes bare et lite stykke unna av jordens atmosfære," sa Metzger til Space.com. "På månen er det nøyaktig motsatt, med støvet som går raskest og lengst. Støvet kan forårsake alvorlige skader på overflatene til materialer hvis vi lander for nær annen maskinvare eller går i bane rundt månen."
Lunar Lander-motorens eksos blåser støv, jord, grus og steiner med høy hastighet og vil skade omliggende maskinvare - for eksempel måneposter, gruveoperasjoner eller historiske steder - med mindre ejecta er forsvarlig dempet, sa Metzger.
I løpet av de siste 20 årene har forskere utviklet et konsistent bilde av fysikken i raketteksos som blåser måneland, "men det er betydelige hull," sa Metzger. "Ingen for tiden tilgjengelig modelleringsmetode kan fullt ut forutsi effekten. Imidlertid er det grunnleggende forstått godt nok til å begynne å designe motforanstaltninger."
Ønsket: lanseringsputer
Metzger og andre teammedlemmer ved UCFs Center for Lunar and Asteroid Surface Science (CLASS) sier at landingsputene er nødvendige for oppdrag som gjentatte ganger besøker en månepost.
For månelandinger har KLASSE-undersøkelse vist at sandblåsingen som vil oppstå ved en månepost er uakseptabel, da den i for stor grad vil ødelegge optikk, solceller, termiske kontrollflater og bevegelige skjøter på mekanismer. Effekten av å blåse steiner kan også ødelegge maskinvaren.
Forskere i Florida Space Institute undersøker metoder for å dempe virkningene av disse eksplosjonene, for eksempel sintring av månens regolit. De ser også på robotikk for bulldosing og bygning av berm, samt vurderer bruk av grus eller utleggere. Og de organiserer en serie robotkonkurranser for konstruksjonsteknologier for landing pad sammen med maskinlæringsfirmaer for å videreutvikle de nødvendige robotikkfunksjonene.
"NASA tar de potensielle problemene med ejekta forbundet med interaksjon av rakettmotorens overflate veldig alvorlig," sier Robert Mueller, seniorteknolog og hovedetterforsker i letesystemer og utviklingskontor ved NASAs Kennedy Space Center i Florida.
Det er med god grunn, sa Mueller; fremtidige menneskelige landere vil ha flere problemer med plumeeffekter enn Apollo-landere på grunn av høyere motorkraft. NASA-forskere utvikler også konsepter for månelanding og lanseringsputer for bemannede landere.
Romfartsorganet tar for øyeblikket skritt for å evaluere de potensielle effektene i et måne-vakuummiljø, fortalte Mueller til Space.com, med nye datamodelleringskoder som har vært under utvikling gjennom NASAs Small Business Innovation Research og Small Business Technology Transfer-programmer.
Fanget på kamera
Det har ikke vært noen samordnet innsats for å dempe månestøvproblemet noensinne, sa Michelle Munk, inngangs-, nedstignings- og landingssystemets evne til å lede ved NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia. "Vi har en 'produksjons' kode for å forutsi hva som vil skje - men den er ikke validert med data, så vi vet egentlig ikke hvor gode spådommene er."
Munk sa at det er spesielt utfordrende å kjøre en realistisk bakketest for månemiljøet, noe som vil gi gode "sannhetsdata". NASAs direktorat for romteknologimisjon startet nylig et prosjekt som har både grunntesting og beregningsmodelleringskomponenter.
I tillegg er Munk hovedetterforsker for fire stereokameraer som skal bæres om bord på Intuitive Machines 'Nova-C-månelander, som er planlagt lansert i 2021 på en SpaceX Falcon 9-rakett under NASAs kommersielle Lunar Payload Services-program. Nyttelasten kalles stereokameraer for Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS).
SCALPSS utvikles på NASA Langley og utnytter kamerateknologi som brukes på byråets Mars 2020 rover Perseverance, Sa Munk. Kameraklyngen vil fange video- og stillbildedata av landerens rør når plommen begynner å påvirke månens overflate til etter motorstenging, noe som er avgjørende for fremtidig lunar- og Mars-kjøretøykonstruksjon, sa hun.
- Månestøv kan være et problem for fremtidige måneoppdagere
- NASAs 17 Apollo-måneoppdrag på bilder
- Månen haster: NASA ønsker at kommersielle måneleveringstjenester skal starte i år
