Članak koji opisuje rezultate studije objavljen je u časopisu Acta Astronautica. Od decembra 1972. posada broda Apollo-17 vratila se na Zemlju, čovečanstvo ne deluje sa snom da ponovo poseti mesec. U 2017. godini američka vlada pokrenula je Artemis program, čija je svrha let "prve žene i sljedećeg čovjeka" na južnom polju Mjeseca do 2024. godine.
U programu Artemis planira se koristiti novu lunarnu orbitalnu platformu Lunar Gatewaya kao stalnu svemirsku stanicu, odakle će moduli za višekratnu upotrebu isporučiti astronaute na Mjesec. Provedba novog koncepta zatražila je razvoj novih optimalnih shema slijetanja na površini Mjeseca. Danas privatne kompanije na zahtjev NASA provode istraživanje za stvaranje novih modula za slijetanje za višekratnu upotrebu, ali napredak i rezultati provedenih studija još uvijek nisu prijavljeni.
Magistarski student Skolteha Kir Latyshev, diplomski student Nikola Garzaniti, vanredni profesor Alessandro Garčar i profesor Mit Edward Crowley razvio je matematičke modele za procjenu najperspektivnijih shema slijetanja za program Artemis. U povijesnom programu "Apolon", na primjer, lonarni modul korišten je iz koraka za slijetanje i polijetanje, koji je dostavio dva astronauta na Mjesec i natrag na brod, napuštajući pomak na mjesecu.
Istraživači su nastavili sa pretpostavke da će se Lunarna gateway platforma nalaziti na gotovo ravnoj rednoj halo orbitu u blizini Lagrange L2 Point - ova orbita danas je preferirana lokacija stanice koja omogućava slijetanje astronature na južnom poluma Mjeseca. Naučnici simulirali su varijantu u kojoj će posada u četiri astronauta provesti oko sedam dana na Mjesecu, varirajući broj koraka i tipa goriva. Ukupno je analizirano 39 opcija za budući sistem slijetanja osobe na Mjesecu. Uključujući usporedbu najperspektivnijih opcija u troškovima projekta
Tim je koristio integrirani pristup procjeni alternativnih konfiguracija modula za slijetanje analizom skupa opcija pomoću probirnih modela. Prvo, stručnjaci su identificirali osnovni skup arhitektonskih rješenja, uključujući broj koraka i vrstu goriva za svaku fazu modula za slijetanje.
Dobiveni podaci sažeti su u obliku matematičkih modela, uz pomoć čiji su naučnici sproveli sveobuhvatnu brojčanu studiju mogućnosti izgradnje sistema, kombinirajući različita arhitektonska rješenja. U posljednjoj fazi analizirani su primljeni rješenja i preferirane opcije koje bi mogle biti zanimljive onima koji su uključeni u dizajn lunarne modula za slijetanje.
Analiza je pokazala da su sistemi za jednokratnu upotrebu vrste modula za sadnju Apolon, najuspješnije rješenje sa stanovišta ukupne mase goriva, suve mase svemirske letjelice i vrijednosti lansiranja bit će dvije scene arhitekture . Međutim, za brodove za višekratnu upotrebu, koji se planiraju koristiti kao dio programa Artemis, jednostepeni i trostepeni sustavi brzo se počnu da se takmiče sa dvostepenim.
S obzirom na sve pretpostavke date u članku, može se tvrditi da je "bezuvjetni" vođa među rješenjima za kratkoročne lunarne misije za višekratnu osobnu modul na tečnom kisiku i tečnom vodiku (LOX / LH2). Međutim, autori naglašavaju da je ovo samo preliminarna analiza, u kojim faktori poput sigurnosti posade, vjerojatnost misije, kao i rizike upravljanja projektima ne uzimaju se u obzir. Za računanje ovih faktora bit će potrebna detaljnija simulacija u narednim fazama programa.
Kir Latyshev napominje da su, kao dio programa Apollo, inženjeri NASA-e izvršili sličnu analizu i odabrali konfiguraciju dvostepene module. Međutim, u to vrijeme, Lunarni program izgrađen je na osnovnoj različitoj arhitekturi, u kojoj nije bilo lunarne orbitalne stanice, gdje bi bilo moguće postaviti lunarni modul u interval između letova. To znači da su svi letovi morali nastupiti od zemlje koristeći jednokratnu lunarnu module, odnosno stvaranje novih aparata za svaku misiju. Pored toga, u nedostatku lunarne orbitalne stanice, upotreba sadnog sustava sa za sadnjem u tri koraka, koji se smatra u naše vrijeme, nije bilo moguće.
"U studiju smo dobili zanimljiv rezultat: Ako razmotrimo uređaje za jednokratnu upotrebu, on se ispostavi da čak i sa orbitalnom stanicom možete stvoriti dva koraka za slijetanje (sličan modul" Apollo ") sa manjom masom uređaja) i gorivo i niži troškovi, koji uglavnom su u skladu sa konceptom, usvojen u programu "Apollo". Ali upotreba modula za višekratnu upotrebu mijenja sve.
Iako su jednostepeni i trostepeni uređaji po svojoj masi prelazili dvostepenu, oni nam omogućavaju da više puta koristimo većinu njihovih masa (otprilike 70-100 posto, a ne 60, kao u slučaju dvostepenih modula), istovremeno osiguravajući Ušteda troškova i troškovi isporuke Novi uređaji po orbitalnoj stanici, koji dovodi do smanjenja lunarnog programa u cjelini ", kaže Latyshev.
Dodaje da je važan faktor u dizajnu mantenog svemirskog sistema sigurnost posade, ali razmatranje ovog broja nadilazi istraživački okvir. "Sigurnost je važan faktor na kojem zavisi izbor sheme slijetanja. Upotreba višestupanjskih modula može pružiti više mogućnosti za siguran povratak posade na lunarsku orbitalnu stanicu u slučaju nužde, što je povoljno odlikuje višestepeni modul iz našeg "lidera" - jednostepenog sistema.
Za razliku od jednostepenog modula, dva-ili trostepeni sustav omogućava vam da se posadite posadu i modul slijetanja. Istovremeno, očekuje se da će, zbog veće složenosti, dvo- i trostepeni sustavi biti veći od rizika tehničkih neuspjeha u odnosu na jedinstvene sisteme.
To jest, izbor je opet dvosmisleno - svaka šema ima svoje prednosti i nedostatke ", dodaje Latrishev. U budućnosti naučnici planiraju proširiti okvir svog rada i provoditi sveobuhvatnu studiju sistemske arhitekture cjelokupne istraživačke infrastrukture, što je sastavni dio svih obećavajućih programa za Mjesec.
Izvor: Gola nauka