Op Apollo 15 konden bemanningsleden niet zien dat ze afdaalden op de rand van een brede krater. Na het afzetten van de motor schommelde de maanmodule ongeveer 11 graden naar achteren in de krater totdat het achterste voetkussen de grond raakte. Het voorste voetkussen kwam toen van de grond, zonder gewicht. Deze kanteling van 11 graden lag in de buurt van de ontwerpgrenzen voor de maanmodule.
(Afbeelding: © NASA)
Studieteams zijn teruggegaan om naar te kijken Apollo maanlanding gegevens om te beoordelen hoeveel maanterrein in de ruimte is uitgeworpen.
Niet alleen raakten Apollo-landingsbemanningen beslagen door het opgeblazen stof, touchdowns lastig maken, maar er werden ook aanzienlijke hoeveelheden steen en puin rondgevlogen tijdens de raketlandingen.
NASA wil tegen 2024 astronauten weer op de maan zetten, dus wat te doen met het stofprobleem? Wetenschappers proberen de tijdelijke oplossingen te bedenken die nodig lijken reizen naar de maan is routine worden.
Apollo-herinneringen
Ten eerste zijn er verschillende historische verslagen over veilige landingen van mensen op de maan, te beginnen met het allereerste eerste maanlanding van Apollo, in juli 1969. Zoals Neil Armstrong, commandant van de Eagle-maanmodule, in een technische debriefing reflecteerde, "op iets minder dan 30 meter, begonnen we een transparant vel bewegend stof te krijgen dat het zicht een beetje verdoezelde. Naarmate we lager kwamen, ging het zicht verder afnemen."
Evenzo op Apollo 12, Pete Conrad kwam zoveel stof tegen dat hij verblind werd toen hij zijn laatste afdaling naar de oppervlakte maakte. Hij vertelde later dat "het stof zover ging als ik kon kijken in welke richting dan ook en volledig uitgewiste kraters en al het andere ... Ik kon niet zeggen wat er onder me was. Ik wist dat ik in een algemeen goed gebied was en ik ging gewoon naar moeten in de kogel bijten en landen, omdat ik niet kon zeggen of er daar beneden een krater was of niet. '
Verschillende follow-on Apollo-landingscommandanten merkten vergelijkbare zorgen op.
Zorg voor een slechte dag
NASA hoopt de lessen uit het Apollo-tijdperk toe te passen op toekomstige maanmissies.
"Om een oude bromide te parafraseren, zijn degenen die het verleden vergeten gedoemd om zo te landen", zegt Chirold Epp, projectmanager voor de Autonomous Landing and Hazard Avoidance Technology van het NASA Johnson Space Center in Houston.
'Na de Apollo-landingen te hebben bekeken, ben ik tot twee conclusies gekomen: ten eerste hebben die bemanningen uitstekend werk geleverd. Ten tweede ondersteunen gegevens van verschillende landingen het idee dat we moeten geven toekomstige maanlanders meer informatie om de kans op missiesucces te vergroten, 'voegde Epp toe.
Epp zei dat als een maanmodule onder een hoek van meer dan 12 graden tot stilstand zou komen, de astronauten mogelijk niet in staat zouden zijn zichzelf van het oppervlak te lanceren. 'Dus als een bemanning op een heuvel of met een paar voetzolen op een grote rots of in een krater zou landen, zou dat een slechte dag kunnen worden', zei hij.
Fysica van raketuitlaat
"De maan is een laag-zwaartekracht en airless lichaam, wat de effecten van de raketpluim heel anders maakt dan wat we op aarde ervaren, "zei Philip Metzger, planetair wetenschapper aan het Florida Space Institute van de University of Central Florida (UCF) in Orlando.
"Op aarde reizen rotsen het verst, terwijl stof op korte afstand wordt gestopt door de luchtweerstand van de aarde", vertelde Metzger aan Space.com. 'Op de maan is het precies het tegenovergestelde: het stof gaat het snelst en het verst. Het stof kan ernstige schade toebrengen aan de oppervlakken van materialen als we te dicht bij andere hardware landen of in een baan om de maan komen.'
De uitlaat van de maanlandermotor blaast stof, grond, grind en rotsen met hoge snelheid en beschadigt omliggende hardware - zoals maanposten, mijnbouwactiviteiten of historische locaties - tenzij de uitwerpselen op de juiste manier worden afgezwakt, zei Metzger.
In de afgelopen 20 jaar hebben onderzoekers een consistent beeld ontwikkeld van de fysica van raketuitlaat die maangrond blaast, 'maar er zijn aanzienlijke hiaten', zei Metzger. "Geen enkele momenteel beschikbare modelleermethode kan de effecten volledig voorspellen. De basis wordt echter goed genoeg begrepen om te beginnen met het ontwerpen van tegenmaatregelen."
Gezocht: lanceerplatforms
Metzger en andere teamleden van UCF's Center for Lunar and Asteroid Surface Science (CLASS) zeggen dat landingsplatforms nodig zijn voor missies die herhaaldelijk een maanpost bezoeken.
Voor maanlandingen heeft onderzoek van KLASSE aangetoond dat het zandstralen dat bij een maanpost plaatsvindt, onaanvaardbaar is, omdat het de optica, zonnecellen, thermische regeloppervlakken en bewegende gewrichten op mechanismen buitensporig zal aantasten. De impact van het opblazen van stenen kan ook de hardware breken.
Onderzoekers van het Florida Space Institute onderzoeken methoden om de effecten van deze ontploffingen te verminderen, zoals sinterende maanregolieten. Ze kijken ook naar robotica voor bulldozeren en het bouwen van bermen, en overwegen het gebruik van grind of straatstenen. En ze organiseren een reeks robotica-competities voor landingsplatformconstructietechnologieën in samenwerking met machine learning-bedrijven om de benodigde robotica-mogelijkheden verder te ontwikkelen.
"NASA neemt de mogelijke ejecta-problemen die verband houden met de interactie van het oppervlak van een raketmotorpluim zeer serieus", zegt Robert Mueller, senior technoloog en hoofdonderzoeker bij het Exploration Systems and Development Office van NASA's Kennedy Space Center in Florida.
Dat is niet voor niets, zei Mueller; toekomstige menselijke landers zullen meer problemen hebben met pluimeffecten dan Apollo-landers vanwege een hogere motorstuwkracht. NASA-onderzoekers ontwikkelen ook concepten voor maanlanding en lanceerplatforms voor bemande landers.
Het ruimteagentschap onderneemt momenteel stappen om de potentiële effecten in een maanvacuümomgeving te evalueren, vertelde Mueller aan Space.com, met nieuwe computer-modelleercodes die in ontwikkeling zijn via NASA's Small Business Innovation Research en Small Business Technology Transfer-programma's.
Gevangen op camera
Er is nooit een gezamenlijke inspanning geleverd om het maanstofprobleem ooit te verminderen, zei Michelle Munk, hoofd van het instap-, afdaal- en landingssysteem bij NASA's Langley Research Center in Hampton, Virginia. 'We hebben een' productie'-code om te voorspellen wat er gaat gebeuren, maar deze wordt niet gevalideerd met gegevens, dus we weten echt niet hoe goed de voorspellingen zijn. '
Munk zei dat het bijzonder uitdagend is om een realistische grondtest uit te voeren voor de maanomgeving, die goede "waarheid" -gegevens zou opleveren. NASA's Directoraat Ruimtetechnologie Missie is onlangs een project gestart dat zowel grondtest- als computermodellerende componenten heeft.
Daarnaast is Munk de hoofdonderzoeker van vier stereocamera's die aan boord van de Nova-C maanlander van Intuitive Machines zullen worden vervoerd, die volgens de planning in 2021 zal worden gelanceerd op een SpaceX Falcon 9-raket onder NASA's Commercial Lunar Payload Services-programma. Het laadvermogen wordt stereocamera's genoemd voor Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS).
SCALPSS wordt ontwikkeld bij NASA Langley en maakt gebruik van cameratechnologie die wordt gebruikt op die van het bureau Mars 2020 rover Doorzettingsvermogen, Zei Munk. Het cameracluster zal video- en stilstaand beeldgegevens van de pluim van de lander vastleggen terwijl de pluim het maanoppervlak begint te beïnvloeden tot na het afzetten van de motor, wat cruciaal is voor toekomstige ontwerpen van maan- en Mars-voertuigen, zei ze.
- Maanstof kan een probleem zijn voor toekomstige maanonderzoekers
- NASA's 17 Apollo-maanmissies op foto's
- Moonrush: NASA wil dat dit jaar commerciële maanbezorgdiensten beginnen
