كيف ستتعامل وكالة ناسا مع مشكلة غبار القمر لعمليات إنزال أرتميس القمرية؟

Send

في أبولو 15 ، لم يتمكن أعضاء الطاقم من رؤية أنهم ينزلون إلى حافة فوهة عريضة. بعد إغلاق المحرك ، اهتزت الوحدة القمرية للخلف بحوالي 11 درجة في الحفرة حتى اتصلت وسادة القدم الخلفية بالأرض. ثم كانت وسادة القدم الأمامية بعيدة عن الأرض ، دون تحمل أي وزن. كان هذا الميل 11 درجة بالقرب من حدود التصميم للوحدة القمرية.

(الصورة: © NASA)

لقد عادت فرق الدراسة للنظر هبوط أبولو على سطح القمر البيانات لتقييم مقدار ما تم طرد التضاريس القمرية في الفضاء.

لم يقتصر الأمر على ضباب أطقم أبولو فقط بسبب الغبار المتطاير ، مما يجعل عمليات الهبوط مزعجةولكن تم أيضًا إرسال كميات كبيرة من الصخور والحطام وهي تحلق أثناء عمليات الإنزال التي تعمل بالطاقة الصاروخية.

تهدف وكالة ناسا إلى إعادة رواد الفضاء إلى القمر مرة أخرى بحلول عام 2024 ، فماذا تفعل بشأن مشكلة الغبار؟ يحاول العلماء ابتكار الحلول التي تبدو ضرورية إذا السفر إلى القمر هو أن تصبح روتينيا.

ذكريات أبولو

أولاً ، هناك العديد من الروايات التاريخية المتعلقة بالهبوط الآمن للبشر على القمر ، بدءًا من غاية أول هبوط أبولو على سطح القمر ، في يوليو 1969. كما نيل أرمسترونغ ، قائد وحدة إيجل القمرية ، ينعكس في استخلاص فني ، "في شيء أقل من 100 قدم ، بدأنا في الحصول على ورقة شفافة من الغبار المتحرك يحجب الرؤية قليلاً. ومع انخفاضنا ، استمرت الرؤية لتنقيص او لتقليل."

وبالمثل ، في أبولو 12، واجه بيت كونراد غبارًا كثيرًا لدرجة أنه كان مصابًا بالعمى لأنه قام بهبوطه الأخير إلى السطح. روى لاحقًا أن "الغبار ذهب إلى أقصى ما أستطيع رؤيته في أي اتجاه وحفر فوهات مطلقة تمامًا وأي شيء آخر ... لم أتمكن من معرفة ما تحتي. كنت أعلم أنني في منطقة جيدة بشكل عام وكنت على وشك يجب أن أقضم الرصاصة والأرض ، لأنني لم أستطع معرفة ما إذا كان هناك حفرة في الأسفل أم لا ".

لاحظ العديد من قادة الهبوط في أبولو متابعة مخاوف مماثلة.

جعل ليوم سيء

تأمل وكالة ناسا في تطبيق الدروس من عصر أبولو على البعثات القمرية المستقبلية.

قال شيرولد إيب ، مدير مشروع تكنولوجيا الهبوط الذاتي وتجنب المخاطر في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في هيوستن: "لإعادة صياغة بروميد قديم ، فإن أولئك الذين ينسون الماضي محكوم عليهم بالهبوط مثله."

"بعد أن نظرت إلى عمليات إنزال أبولو ، توصلت إلى استنتاجين: الأول ، قام هؤلاء الطاقم بعمل رائع. ثانياً ، البيانات من العديد من عمليات الإنزال تدعم الفكرة التي يجب أن نقدمها هبوط القمر في المستقبل مزيد من المعلومات لزيادة احتمالية نجاح المهمة ".

قال إيب إنه إذا استقرت وحدة قمرية بزاوية تتجاوز 12 درجة ، فقد لا يتمكن رواد الفضاء من إطلاق أنفسهم من السطح. وقال "لذا ، إذا هبط طاقم على تلة أو مع وسادة قدم أو اثنين على صخرة كبيرة أو في فوهة ، فإن ذلك قد يؤدي إلى يوم سيء".

فيزياء عوادم الصواريخ

"القمر قال فيليب ميتزغر ، عالِم الكواكب في معهد فلوريدا للفضاء بجامعة سنترال فلوريدا في أورلاندو ، إن الجسم عبارة عن جسم منخفض الجاذبية واللا هواء ، مما يجعل تأثيرات عمود الصاروخ مختلفة تمامًا عما نشهده على الأرض.

وقال ميتزجر لموقع Space.com: "على الأرض ، تتحرك الصخور إلى أبعد مسافة ، بينما يتوقف الغبار على مسافة قصيرة فقط بسبب جر الغلاف الجوي للأرض". "على العكس من ذلك ، فإن العكس هو الصحيح ، حيث يسير الغبار بأسرع وأبعد. يمكن أن يتسبب الغبار في تلف شديد لأسطح المواد إذا هبطنا بالقرب من أجهزة أخرى على القمر أو تدور حوله."

قال ميتزجر إن عادم محرك الهبوط على القمر ينفخ الغبار والتربة والحصى والصخور بسرعة عالية وسيتلف الأجهزة المحيطة - مثل البؤر القمرية وعمليات التعدين أو المواقع التاريخية - ما لم يتم تخفيف القذف بشكل صحيح.

وقال ميتزجر إن الباحثين طوروا خلال العشرين سنة الماضية صورة متسقة لفيزياء عادم الصواريخ التي تهب على سطح القمر ، "لكن هناك فجوات كبيرة". "لا يمكن لطريقة النمذجة المتاحة حاليًا أن تتنبأ بالآثار بشكل كامل. ومع ذلك ، فإن الأساسيات مفهومة جيدًا بما يكفي لبدء تصميم الإجراءات المضادة."

مطلوب: منصات إطلاق

يقول ميتزجر وأعضاء الفريق الآخر في مركز UCF لعلوم سطح القمر والكويكب (CLASS) إن منصات الهبوط ضرورية للمهام التي تزور مرارًا موقعًا فضائيًا متكررًا.

بالنسبة إلى عمليات الهبوط على سطح القمر ، أظهرت أبحاث CLASS أن السفع الرملي الذي سيحدث في البؤرة القمرية غير مقبول ، لأنه سيؤدي إلى تدهور شديد في البصريات والخلايا الشمسية وأسطح التحكم الحراري والمفاصل المتحركة على الآليات. يمكن أن تؤدي تأثيرات نفخ الصخور أيضًا إلى كسر الأجهزة.

يبحث الباحثون في معهد فلوريدا للفضاء عن طرق للتخفيف من آثار هذه الانفجارات ، مثل تلبيد القمر. إنهم يبحثون أيضًا في الروبوتات من أجل الجرافات وبناء الحواجز ، وكذلك النظر في استخدام الحصى أو الرصف. وهم ينظمون سلسلة من مسابقات الروبوتات لتقنيات بناء منصات الهبوط بالاشتراك مع شركات التعلم الآلي لتعزيز قدرات الروبوتات الضرورية.

قال روبرت مولر ، كبير التقنيين والمحقق الرئيسي في مكتب أنظمة الاستكشاف والتطوير في مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في فلوريدا: "تأخذ وكالة ناسا قضايا القذف المحتملة المرتبطة بتفاعل سطح عمود محرك الصاروخ على محمل الجد".

قال مولر إن ذلك لسبب وجيه. سيواجه مالكو إنسان المستقبل المزيد من المشكلات المتعلقة بآثار عمود المحرك من مركبات إنزال أبولو بسبب ارتفاع محرك المحرك. يقوم باحثو وكالة ناسا بتطوير مفاهيم للهبوط على القمر ولوحات الإطلاق لهبوط الطائرات أيضًا.

وأخبر مولر موقع Space.com ، أن وكالة الفضاء تتخذ حاليًا خطوات لتقييم الآثار المحتملة في بيئة فراغ قمري ، باستخدام أكواد نمذجة حاسوبية جديدة تم تطويرها من خلال برامج أبحاث الابتكار في الأعمال الصغيرة التابعة لوكالة ناسا وبرامج نقل تكنولوجيا الأعمال الصغيرة.

تم التقاطه على الكاميرا

وقالت ميشيل مونك ، رئيسة قسم أنظمة الدخول والهبوط والهبوط في مركز أبحاث لانغلي التابع لوكالة ناسا في هامبتون بفرجينيا ، إنه لم تبذل أي جهود متضافرة للتخفيف من مشكلة الغبار القمري على الإطلاق. "لدينا رمز" إنتاج "للتنبؤ بما سيحدث - ولكن لا يتم التحقق من صحته بالبيانات ، لذا فنحن لا نعرف حقًا مدى جودة التنبؤات."

وقال مونك إنه من الصعب للغاية إجراء اختبار أرضي واقعي للبيئة القمرية ، والذي من شأنه أن يوفر بيانات "الحقيقة" الجيدة. بدأت إدارة مهمة تكنولوجيا الفضاء التابعة لوكالة ناسا مؤخرًا مشروعًا يحتوي على مكونات اختبار الأرض والنمذجة الحسابية.

بالإضافة إلى ذلك ، يعد مونك هو المحقق الرئيسي لأربع كاميرات استريو سيتم حملها على متن المركبة القمرية Nova-C على سطح القمر ، والتي من المقرر إطلاقها في عام 2021 على صاروخ سبيس إكس فالكون 9 في إطار برنامج خدمات حمولة تجارية تجارية من وكالة ناسا. يُطلق على الحمولة اسم "الكاميرات الستيريو" لدراسات سطح سطح القمر (SCALPSS).

يتم تطوير SCALPSS في NASA Langley ويستفيد من تقنية الكاميرا المستخدمة في الوكالة المريخ 2020 روفر المثابرةقال مونك. وقالت إن مجموعة الكاميرات ستلتقط بيانات الفيديو والصور الثابتة لعمود المركبة عندما يبدأ العمود في التأثير على سطح القمر حتى بعد إغلاق المحرك ، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميمات مركبة القمر والمريخ المستقبلية.