Jakie są zagrożenia związane z lądowaniami na Księżycu?
Agencje kosmiczne planują zakładanie baz i stałą obecność człowieka na naturalnym satelicie Ziemi, aby było to możliwe muszą również poznać wszystkie zagrożenia związane z lądowaniami na Księżycu i im zapobiegać.
.Kiedy statki kosmiczne lądują na Księżycu, ich silniki uwalniają ogromne chmury pyłu i gruzu, które będą mogły uszkodzić sprzęt i przyszłe bazy tam się znajdujące. Ponieważ agencje kosmiczne planują, aby obecność człowieka na Srebrnym Globie była stała, zrozumienie, w jaki sposób tworzą się te pióropusze, jest niezwykle ważne.
Naukowcy z Johns Hopkins University, Marshall Space Flight Center NASA i University of Michigan, pod kierownictwem Rui Ni, przeanalizowali zagrożenia związane z lądowaniem na Księżycu, badając złożoną interakcję między spalinami rakietowymi a powierzchnią Srebrnego Globu.
Badacze skupili się na zagadkowym zjawisku – regularnie rozmieszczonych wzorach pyłu promieniujących od punktu lądowania – które zostały zaobserwowane po raz pierwszy w erze Apollo i ponownie zostały uchwycone podczas niedawnego zbliżenia się do powierzchni Srebrnego Globu lądownika Blue Ghost firmy Firefly Aerospace.
.Astronomowie twierdzą, że ten charakterystyczny wzór nigdy nie został w pełni wyjaśniony, jednak w nowym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications, naukowcy odkryli mechanikę stojącą za tym zjawiskiem i ujawnili, w jaki sposób próżnia obecna na Księżycu wzmacnia zachowanie cząstek pyłu podczas lądowania.
„Postanowiliśmy zrozumieć jakie zagrożenia związane z lądowaniami na Księżycu mogą wystąpić, skupiliśmy się na niezwykłych wzorach obserwowanych podczas lądowań statków kosmicznych i odkryliśmy, że są one wynikiem niestabilności Görtlera (Görtler instability), zjawiska dynamiki płynów, w którym zakrzywiony przepływ gazów spalinowych nad powierzchnią Srebrnego Globu wytwarza siły, które generują wiry, prowadząc do charakterystycznych wzorów, które widzimy w chmurach pyłu. Mówiąc szerzej, badamy, w jaki sposób cząsteczki ulegają erozji i mobilizacji podczas lądowań pozaziemskich” – mówi Rui Ni z Johns Hopkins University.
Zrozumienie wyrzucanego pyłu nie było tylko naukową ciekawostką – była to konieczność, aby lepiej poznać zagrożenia związane z lądowaniami na Księżycu. Rozpędzony materiał tam obecny może zachowywać się podobnie do piaskowania, potencjalnie uszkadzając lądowniki, siedliska, panele słoneczne i inną infrastrukturę o ważnym znaczeniu dla przyszłej placówki. Nowe badania pomogą lepiej zrozumieć to zjawisko i zaplanować bezpieczniejsze rozwiązania inżynieryjne lądowań i ochronę przyszłych misji przed powierzchnią, którą będą również zbadać.
Astronomowie zamontowali system sześciu kamer w 15-metrowej komorze próżniowej w Marshall Space Flight Center, aby zbadać erozję spowodowaną przez strumień gazu przepływający nad podłożem symulowanej gleby księżycowej. Uchwycili tworzenie się kraterów i śledzili trajektorię i prędkość wyrzucanych małych cząstek. Wykorzystując odpowiednik gleby Srebrnego Globu w środowisku niemal próżniowym, naukowcy pozyskali dane pozwalające lepiej zrozumieć zagrożenia związane z lądowaniami na Księżycu.
„Odkryliśmy, że regularne wzory smug obserwowane podczas lądowań nie są spowodowane wybranymi miejscami lądowania. Zamiast tego wynikają one z pióropusza rakiety wyrzucanego z ogromną prędkością, który odciska się na ziarnistej powierzchni. Efekt ten jest wyjątkowo wyraźny na Księżycu ze względu na jego niemal próżniowe środowisko” – tłumaczy Rui Ni.
.Chociaż człowiek od dawna nie był na Srebrnym Globie, astronomowie nadal korzystają z wiedzy z czasów Apollo, ale w miarę zbliżania się nowych misji załogowych zagrożenia związane z lądowaniami na Księżycu muszą zostać lepiej poznane. Zrozumienie tej kwestii jest szczególnie ważne dla przyszłych misji Artemis, w których częścią planu są bazy na naturalnym satelicie Ziemi.
Oprac. EG
