NASA’nın Ay araştırmalarını genişletmeyi amaçlayan Artemis misyonları, daha büyük operasyonel riskler oluşturan daha büyük inişler nedeniyle yeni zorluklarla karşı karşıya. Bu görevler, düşük yer çekimi ve tozlu yüzey gibi benzersiz zorlukların olduğu bir ortamda karmaşık aya iniş ve kalkışlarda yol almalıdır. Katkıda bulunanlar: Patrick Moran, NASA Ames Araştırma Merkezi/Andrew Weaver, NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi
NASAAy’a daha büyük iniş araçları kullanan Artemis misyonları, artan iniş ve kalkış riskleriyle karşı karşıya. NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi, bu zorlukları tahmin etmek ve yönetmek için simülasyon araçları geliştirerek ay görevlerinin daha güvenli olmasını sağladı. Bu araçlar, tarihsel Apollo misyonu verileriyle başarıyla doğrulanmıştır.
NASA, Artemis aracılığıyla, ay yüzeyinde insan ve robotik görevlerle Ay’ı her zamankinden daha fazla keşfetmeyi planlıyor. Çünkü gelecekteki iniş araçları daha büyük olacak ve daha güçlü motorlarla donatılacak. Apollon İniş yapanların iniş ve kalkış sırasındaki operasyonlarıyla ilgili görev riskleri önemli ölçüde daha fazladır. Ajansın Ay’da sürekli bir insan varlığı oluşturma hedefi doğrultusunda, görev planlayıcılarının gelecekteki iniş araçlarının keşfedilmemiş ay manzaralarına inerken ay yüzeyiyle nasıl etkileşime girdiğini anlamaları gerekiyor.
Ay’a İnişin Karmaşıklıkları
Ay’a iniş zorludur. Görevler mürettebatı ve yükleri ay yüzeyine uçurduğunda, uzay aracı, Ay’ın çekim kuvvetine karşı koymak için roket motorlarını ateşleyerek bunların inişini kontrol eder. Bu, Dünya’da kopyalanması ve test edilmesi zor olan aşırı bir ortamda, yani düşük yerçekimi, atmosfer yokluğu ve Ay regolitinin (Ay yüzeyindeki ince, gevşek toz ve kaya tabakası) benzersiz özelliklerinin birleşiminden oluşan aşırı bir ortamda meydana gelir.
NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki araştırmacılar, Apollo 12 iniş motorunun ay yüzeyiyle etkileşime giren dumanlarının bir simülasyonunu üretti. Bu animasyon, motor kapanmadan önceki inişin son yarım dakikasını tasvir ediyor ve duman bulutlarının düz bir hesaplama yüzeyi üzerinde uyguladığı tahmin edilen kuvvetleri gösteriyor. Kayma gerilimi olarak bilinen bu, belirli bir alana uygulanan yanal veya yanal kuvvet miktarıdır ve sıvılar bir yüzey boyunca akarken erozyonun önde gelen nedenidir. Burada dalgalanan radyal desenler, tahmin edilen kayma geriliminin yoğunluğunu göstermektedir. Düşük kayma gerilimi koyu mor, yüksek kayma gerilimi ise sarıdır. Katkıda bulunanlar: Patrick Moran, NASA Ames Araştırma Merkezi/Andrew Weaver, NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi
İniş ve Kalkıştan Kaynaklanan Riskler ve Zorluklar
Bir uzay aracı her indiğinde veya havalandığında, motorları süpersonik sıcak gaz bulutlarını yüzeye doğru fırlatır ve yoğun kuvvetler tozu havaya kaldırır ve kayaları veya diğer kalıntıları yüksek hızlarda fırlatır. Bu, navigasyona ve bilim araçlarına müdahale edebilecek veya iniş aracına ve yakındaki diğer donanım ve yapılara zarar verebilecek görsel engeller ve toz bulutları gibi tehlikelere neden olabilir. Ek olarak, dumanlar iniş aracının altındaki yüzeyi aşındırabilir.
Her ne kadar Apollo ölçekli iniş araçları için kraterler oluşturulmamış olsa da, yaklaşan Artemis görevleri için planlanan daha büyük iniş araçlarının yüzeyi ne kadar aşındıracağı ve iniş bölgesinde hızlı bir şekilde krater oluşumuna yol açıp açmayacağı, iniş aracının stabilitesi ve astronotlar için risk oluşturup oluşturmayacağı bilinmiyor. gemide.
NASA’nın Gelişmiş Simülasyon Araçları
NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki araştırmacılar, bulut-yüzey etkileşimleri (PSI) konusundaki anlayışını geliştirmek amacıyla, NASA projeleri ve misyonları için PSI ortamlarını tahmin etmek üzere yeni yazılım araçları geliştirdiler. İnsan İniş Sistemi, Ticari Ay Yükü Hizmetleri inisiyatif ve gelecekteki Mars iniş araçları. Bu araçlar halihazırda yaklaşan ay görevlerinde krater oluşumunu ve görsel karartmayı tahmin etmek için kullanılıyor ve NASA’nın gelecekteki iniş görevleri sırasında uzay aracı ve mürettebata yönelik riskleri en aza indirmesine yardımcı oluyor.
Simülasyonların Apollo Verileriyle Doğrulanması
NASA Marshall’daki ekip yakın zamanda Apollo 12 iniş motorunun yüzeyle etkileşime giren duman bulutlarının ve iniş sırasında yaşananlarla yakından eşleşen tahmin edilen erozyonun bir simülasyonunu üretti. (Yukarıdaki videoya bakın.) Bu animasyon, motor kapanmadan önceki inişin son yarım dakikasını tasvir ediyor ve bulutların düz bir hesaplama yüzeyinde uyguladığı tahmin edilen kuvvetleri gösteriyor. Kayma gerilimi olarak bilinen bu, belirli bir alana uygulanan yanal veya yanal kuvvet miktarıdır ve sıvılar bir yüzey boyunca akarken erozyonun önde gelen nedenidir. Burada dalgalanan radyal desenler, tahmin edilen kayma geriliminin yoğunluğunu göstermektedir. Düşük kayma gerilimi koyu mor, yüksek kayma gerilimi ise sarıdır.
Bu simülasyonlar, NASA’nın Kaliforniya Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi’ndeki NASA Gelişmiş Süper Bilgisayar tesisindeki Pleaides süper bilgisayarında birkaç hafta boyunca çalıştırılarak terabaytlarca veri üretildi.
Bu araştırma için kullanılan İnterpolasyonlu Gaz Granül Erozyon Modeli’nin (DIGGEM) çerçevesi, NASA’nın Washington’daki Uzay Teknolojisi Misyon Direktörlüğü (STMD) bünyesindeki Küçük İşletme Yenilik Araştırma programı aracılığıyla ve NASA tarafından finanse edildi. Ay Tüyü Yüzey Çalışmaları için Stereo Kameralar NASA’nın Langley Araştırma Merkezi Hampton, Virginia tarafından yönetilen proje aynı zamanda STMD tarafından da finanse ediliyor. Loci/CHEM+DIGGEM kodu, NASA’nın Washington’daki Keşif Sistemleri Geliştirme Misyonu Direktörlüğü (ESDMD) ve ESDMD’deki Strateji ve Mimarlık Ofisi tarafından finanse edilen İnsanlı İniş Sistemi programı kapsamındaki uçuş projelerine doğrudan destek yoluyla daha da geliştirildi.