'N Artikel wat die resultate van die studie beskryf, is in die Acta Astronautica Magazine gepubliseer. Sedert in Desember 1972 het die bemanning van die Apollo-17-skip teruggekeer na die aarde, die mensdom nie deel van die droom om die maan weer te besoek nie. In 2017 het die Amerikaanse regering die Artemis-program geloods, die doel van die vlug van die "eerste vrou en die volgende man" op die Suidpool van die Maan teen 2024.
In Artemis-program word beplan om die nuwe Lunar Gateway se Lunar Orbital-platform as 'n permanente ruimtestasie te gebruik, waarvandaan die herbruikbare modules ruimtevaarders aan die maan sal lewer. Die implementering van die nuwe konsep het die ontwikkeling van nuwe optimale landingsskemas op die oppervlak van die maan versoek. Vandag is private maatskappye op versoek van NASA navorsing om nuwe herbruikbare landingsmodules te skep, maar die vordering en resultate van die afgeleide studies is nog nie aangemeld nie.
Meester se student Skolteha Kir Latyshev, Nagraadse student Nikola Garzaniti, medeprofessor Alessandro Garcar en professor MIT Edward Crowley het wiskundige modelle ontwikkel om die mees belowende landingskemas vir die Artemis-program te assesseer. In die historiese program "Apollo", byvoorbeeld, is 'n maanmodule van die landing en opstygstappe gebruik, wat twee ruimtevaarders aan die maan en terug na die skip gelewer het, en die landingsstap op die maan verlaat.
Navorsers het voortgegaan uit die veronderstelling dat die Lunar Gateway-platform op 'n byna reguit lyn-halo-baan naby Lagrange L2-punt geleë sal wees. Hierdie baan vandag is die voorkeurlêer van die stasie wat die ruimtevaarder wat op die suidelike paal van die maan land. Wetenskaplikes het 'n variant gesimuleer waarin die bemanning in vier ruimtevaarders sowat sewe dae op die maan sal spandeer, wat die aantal stappe en brandstoftipe wissel. In totaal is 39 opsies vir die toekomstige stelsel van die landing van 'n persoon op die maan geanaliseer. Insluitende 'n vergelyking van die mees belowende opsies in die projekkoste
Die span het 'n geïntegreerde benadering tot die beoordeling van alternatiewe konfigurasies van landingsmodules gebruik deur die stel opsies te analiseer deur gebruik te maak van siftingsmodelle. Eerstens het kenners 'n basiese stel argitektoniese oplossings geïdentifiseer, insluitende die aantal stappe en brandstoftipe vir elke stadium van die landingsmodule.
Die data wat verkry is, is in die vorm van wiskundige modelle opgesom, met die hulp van watter wetenskaplikes 'n omvattende numeriese studie gedoen het van die opsies vir die bou van 'n stelsel, wat verskeie argitektoniese oplossings kombineer. Op die finale stadium is die ontvangs oplossings ontleed en verkies opsies wat interessant kan wees vir diegene wat betrokke is by die ontwerp van maanlanding modules.
Die analise het getoon dat vir die besteebare stelsels van die tipe plantmodules Apollo die mees suksesvolle oplossing vanuit die oogpunt van die totale massa van die brandstof, die droë massa van die ruimtetuig en die bekendstellingswaarde 'n twee-stadium-argitektuur sal wees. . Vir herbruikbare skepe, wat beplan word om as deel van die Artemis-program gebruik te word, begin enkel-stadium en drie-stadiums stelsels vinnig met die twee-stadium kompeteer.
Gegewe al die aannames wat in die artikel gemaak is, kan aangevoer word dat die "onvoorwaardelike" leier onder oplossings vir korttermyn-maanopdragte 'n herbruikbare enkelfase-module is oor vloeibare suurstof en vloeibare waterstof (LOX / LH2). Die skrywers beklemtoon egter dat dit slegs 'n voorlopige analise is, waarin faktore soos die veiligheid van die bemanning, die waarskynlikheid van die missie, sowel as die risiko's van projekbestuur nie in ag geneem word nie. Om rekening te hou met hierdie faktore, sal meer gedetailleerde simulasie benodig word by die daaropvolgende stadiums van die program.
Kir Latyshev wys daarop dat, as deel van die Apollo-program, NASA-ingenieurs 'n soortgelyke analise gedoen het en die twee-stadium-module-opset gekies het. Op daardie tydstip is die maanprogram egter op 'n fundamenteel ander argitektuur gebou, waarin daar geen maan-orbitale stasie was nie, waar dit moontlik sou wees om die maanmodule in die interval tussen vlugte te plaas. Dit beteken dat alle vlugte van die grond af moes uitvoer deur gebruik te maak van besteebare maanmodules, dit is 'n nuwe apparaat vir elke missie. Daarbenewens, in die afwesigheid van 'n maan-orbitale stasie, is die gebruik van 'n drie-stap plantstelsel wat in ons tyd oorweeg word, nie moontlik nie.
"In die studie het ons 'n interessante resultaat gekry: as ons weggooibare toestelle oorweeg, blyk dit dat selfs met die orbitale stasie 'n twee-stap-landingsmodule (soortgelyke module" Apollo) kan skep met 'n kleiner massa van die apparaat en brandstof en laer koste, wat gewoonlik voldoen aan die konsep, aangeneem in die program "Apollo". Maar die gebruik van herbruikbare modules verander alles.
Alhoewel enkel- en drie-stadium-toestelle steeds die twee-stadium van hul massa oorskry, kan hulle ons die meeste van hul massas herhaaldelik gebruik (ongeveer 70-100 persent en nie 60, soos in die geval van twee-stadium modules), terwyl dit verseker word Kostebesparings en afleweringskoste Nuwe toestelle per orbitale stasie, wat lei tot die vermindering van die maanprogram as 'n geheel, "sê Latyshev.
Dit voeg by dat 'n belangrike faktor in die ontwerp van bemande ruimtestelsels die veiligheid van die bemanning is, maar die oorweging van hierdie kwessie gaan verder as die navorsingsraamwerk. "Sekuriteit is 'n belangrike faktor waarop die keuse van die landingskema afhanklik is. Die gebruik van multistage modules kan meer geleenthede bied vir 'n veilige terugkeer van die bemanning in die Lunar-orbitale stasie in die geval van 'n noodgeval, wat voordelig is deur 'n multi-stadium-module van ons "leier" - enkel-stadiumstelsel.
In teenstelling met 'n enkele stadiummodule, kan u 'n twee- of drie-stadiumstelsel u gebruik om die bemanning beide opstyg en landingsmodule terug te stuur. Terselfdertyd word verwag dat, as gevolg van groter kompleksiteit, twee- en drie-stadiums stelsels hoër sal wees as die risiko van tegniese mislukkings in vergelyking met enkel-stadiums stelsels.
Dit is, die keuse hier is weer dubbelsinnig - elke skema het sy voordele en nadele, "voeg Latyshev by. In die toekoms beplan wetenskaplikes om die raamwerk van hul werk uit te brei en 'n omvattende studie van die sistemiese argitektuur van die hele navorsingsinfrastruktuur te doen, wat 'n integrale deel van alle belowende programme vir bemande ruimtevlugte na die Maan is.
Bron: Naakte Wetenskap