Un article que descriu els resultats de l'estudi es va publicar a la revista ACTA Astronautica. Des de desembre de 1972, la tripulació de la nau Apollo-17 va tornar a la Terra, la humanitat no forma part amb el somni de tornar a visitar la lluna. El 2017, el govern dels EUA va llançar el programa Artemis, el propòsit del qual és el vol de la "primera dona i el següent home" al pol sud de la Lluna el 2024.
Al programa ARTEMIS, es preveu utilitzar la nova plataforma orbital de la nova passarel·la de la passarel·la com a estació espacial permanent, des d'on els mòduls reutilitzables lliuraran astronautes a la Lluna. La implementació del nou concepte va sol·licitar el desenvolupament de nous esquemes d'aterratge òptims a la superfície de la Lluna. Avui, les empreses privades a petició de la NASA realitzen investigacions per crear nous mòduls d'aterratge reutilitzables, però els progressos i els resultats dels estudis realitzats encara no s'han informat.
Estudiant de màster Skolteha Kir Latyshev, estudiant de postgrau Nikola Garzaniti, professor associat Alessandro Garcar i professor MIT Edward Crowley va desenvolupar models matemàtics per avaluar els sistemes d'aterratge més prometedors del programa Artemis. En el programa històric "Apollo", per exemple, un mòdul lunar es va utilitzar des dels passos d'aterratge i enlairament, que van lliurar dos astronautes a la lluna i de tornada a la nau, deixant el pas d'aterratge a la Lluna.
Els investigadors van procedir a partir de la suposició que la Plataforma de la Porta Lunar estarà situada en una òrbita de halbit gairebé en línia a prop de Lagrange L2 Point: aquesta òrbita avui és la ubicació preferida de l'estació que permet l'aterratge a l'astronauta al pol sud de la Lluna. Els científics van simular una variant en la qual la tripulació en quatre astronautes passarà uns set dies a la Lluna, variant el nombre de passos i tipus de combustible. En total, es van analitzar 39 opcions per al futur sistema d'aterratge d'una persona a la Lluna. Incloent una comparació de les opcions més prometedores del cost del projecte
L'equip va utilitzar un enfocament integrat a l'avaluació de configuracions alternatives de mòduls d'aterratge mitjançant l'anàlisi del conjunt d'opcions mitjançant models de projecció. En primer lloc, els experts van identificar un conjunt bàsic de solucions arquitectòniques, incloent el nombre de passos i tipus de combustible per a cada etapa del mòdul d'aterratge.
Les dades obtingudes es van resumir en forma de models matemàtics, amb l'ajuda de la qual els científics van dur a terme un estudi numèric complet de les opcions per construir un sistema, combinant diverses solucions arquitectòniques. En l'etapa final, es van analitzar les solucions rebudes i van preferir opcions que podrien ser interessants per a aquells que participen en el disseny de mòduls d'aterratge lunar.
L'anàlisi va demostrar que per als sistemes d'un sol ús del tipus de mòduls de sembra Apol·lo, la solució més reeixida des del punt de vista de la massa total del combustible, la massa seca de la nau espacial i el valor de llançament serà una arquitectura de dues etapes . No obstant això, per als vaixells reutilitzables, que es preveu que s'utilitzin com a part del programa Artemis, els sistemes d'una sola etapa i tres etapes comencen ràpidament a competir amb dues etapes.
Tenint en compte totes les hipòtesis realitzades a l'article, es pot argumentar que el líder "incondicional" entre les solucions per a missions lunars a curt termini és un mòdul de fase únic reutilitzable en oxigen líquid i hidrogen líquid (LOX / LH2). No obstant això, els autors destaquen que això és només una anàlisi preliminar, en què factors com la seguretat de la tripulació, la probabilitat de la missió, així com els riscos de gestió de projectes no es tenen en compte. Per explicar aquests factors, es requerirà una simulació més detallada a les etapes posteriors del programa.
Kir Layshev assenyala que, com a part del programa Apollo, els enginyers de la NASA van realitzar una anàlisi similar i va triar la configuració del mòdul de dues etapes. No obstant això, en aquell moment, el programa lunar es va construir sobre una arquitectura fonamentalment diferent, en la qual no hi havia cap estació orbital lunar, on seria possible col·locar el mòdul lunar en l'interval entre vols. Això vol dir que tots els vols havien de realitzar des del sòl utilitzant mòduls lunars sol ús, és a dir, creant un aparell nou per a cada missió. A més, en absència d'una estació orbital lunar, l'ús d'un sistema de plantació de tres passos, que es considera en el nostre temps, no ha estat possible.
"En l'estudi, hem rebut un resultat interessant: si considerem dispositius d'un sol ús, resulta que fins i tot amb l'estació orbital, podeu crear un mòdul d'aterratge en dos passos (mòdul similar" Apollo ") amb una massa més petita de l'aparell i combustible i menors costos, que generalment compleixen el concepte, adoptats al programa "Apollo". Però l'ús de mòduls reutilitzables canvia tot.
Tot i que els dispositius individuals i de tres etapes encara superen les dues etapes per la seva missa, ens permeten utilitzar repetidament la majoria de les seves masses (aproximadament 70-100 per cent, i no 60, com en el cas dels mòduls de dues etapes), alhora que garanteix Els estalvis i els costos de lliurament costos nous dispositius per estació orbital, que condueix a la reducció del programa lunar en conjunt ", diu Latyshev.
Afegeix que un factor important en el disseny de sistemes espacials tripulats és la seguretat de la tripulació, però la consideració d'aquest problema va més enllà del marc de recerca. "La seguretat és un factor important sobre el qual depèn l'elecció de l'esquema d'aterratge. L'ús de mòduls de diversos mòduls pot proporcionar més oportunitats per a un retorn segur de la tripulació a l'estació orbital lunar en cas d'emergència, que és avantatjosa distingida per un mòdul multi-etapa del nostre "líder" - sistema d'una sola etapa.
A diferència d'un mòdul d'una sola etapa, un sistema de dues o tres etapes us permet utilitzar per retornar la tripulació tant del mòdul d'enlairament i d'aterratge. Al mateix temps, s'espera que, a causa d'una major complexitat, els sistemes de dues i tres etapes siguin més alts que el risc de fracassos tècnics en comparació amb els sistemes d'una sola etapa.
És a dir, l'elecció aquí és una altra vegada ambigu: cada esquema té els seus avantatges i desavantatges ", afegeix latyshev. En el futur, els científics tenen previst ampliar el marc del seu treball i dur a terme un estudi exhaustiu de l'arquitectura sistèmica de tota la infraestructura de recerca, que és una part integral de tots els programes prometedors per a vols espacials tripulats a la Lluna.
Font: Ciència nua