Článek popisující výsledky studie byl zveřejněn v časopise ACTA Astronautica. Od roku 1972 se posádka lodi Apollo-17 vrátila na Zemi, lidstvo se nezúčastní snem znovu navštívit měsíc. V roce 2017 zahájila americká vláda program Artemis, jehož účelem je, jehož je letem "první ženy a dalšího muže" na jižním pólu Měsíce do roku 2024.
V programu ARTEMIS je plánováno použít novou lunární orbitální orbitální platformu Lunar Gateway jako stálé vesmírné stanice, odkud opakovaně použitelné moduly dodají astronauty na Měsíc. Provádění nového konceptu požádalo o rozvoj nových optimálních přistávacích systémů na povrchu Měsíce. Dnes soukromé společnosti na žádost NASA provádějí výzkum k vytváření nových opakovaně použitelných přistávacích modulů, ale dosud nebyly hlášeny pokrok a výsledky provedených studií.
Magisterský student SKOLTEHA KIR LATSHEV, absolvent Student Nikola Garzaniti, profesor Alessandro Garzaniti, profesor MIT Edward Crowley vyvinul matematické modely, aby posoudili nejslibnější přistávací schémata pro program Artemis. V historickém programu "Apollo", například, lunární modul byl použit od přistávacích a vzletových kroků, které dodaly dva astronauty na Měsíc a zpátky k lodi, takže přistávací krok na Měsíci.
Výzkumníci postupovali od předpokladu, že platforma Lunar Gateway bude umístěna na téměř rovné halo oběžné dráze poblíž Lagrange L2 Point - tato dráha dnes je preferovanou umístění stanice, která umožňuje astronautům přistání na jižním pólu měsíce. Vědci simulovali variantu, ve kterém posádka ve čtyřech astronautech stráví asi sedm dní na Měsíci, mění počet kroků a typu paliva. Celkem bylo analyzováno 39 možností pro budoucí systém přistání osoby na Měsíci. Včetně porovnání nejslibnějších možností v nákladech projektu
Tým použil integrovaný přístup k hodnocení alternativních konfigurací přistávacích modulů analýzou sady možností pomocí screeningových modelů. Za prvé, odborníci identifikovali základní sadu architektonických řešení, včetně počtu kroků a typu paliva pro každou fázi přistávacího modulu.
Získaná data byla shrnuta ve formě matematických modelů, s nimiž vědci provedli komplexní numerické studium možností pro stavbu systému, kombinování různých architektonických řešení. V závěrečné fázi byly přijaté řešení analyzovány a upřednostňované možnosti, které by mohly být zajímavé pro ty, kteří se podílejí na návrhu lunárních přistávacích modulů.
Analýza ukázala, že pro jednorázové systémy typu výsadního modulu Apollo, nejúspěšnějším řešením z hlediska celkové hmotnosti paliva, suché hmotnosti kosmické lodi a hodnota spuštění bude dvoustupňová architektura . Pro opakovaně použitelné lodě, které jsou plánovány, které mají být použity jako součást programu ARTEMIS, jednostupňové a třístupňové systémy rychle začnou soutěžit se dvěma etapy.
Vzhledem k tomu, že všechny předpoklady provedené v článku lze argumentovat, že "bezpodmínečný" lídr mezi řešeními pro krátkodobé lunární mise je opakovaně použitelný jednostupňový modul na kapalném kyslíku a kapalný vodík (LOX / LH2). Autoři však zdůrazňují, že se jedná pouze o předběžnou analýzu, v jakých faktorech, jako je bezpečnost posádky, pravděpodobnost mise, jakož i rizika řízení projektů nejsou zohledněny. Účet pro tyto faktory bude v následujících fázích programu vyžadována podrobnější simulace.
KIR LATSHEV konstatuje, že v rámci programu Apollo inženýrů prováděli podobná analýza a vybrali konfiguraci dvoustupňového modulu. V té době však byl lunární program postaven na zásadně odlišné architektuře, ve kterém nebyla žádná Lunární orbitální stanice, kde by bylo možné umístit Lunární modul v intervalu mezi lety. To znamená, že všechny lety musely provádět ze země pomocí jednorázových lunárních modulů, tj. Vytvoření nového přístroje pro každou misi. Kromě toho, v nepřítomnosti lunární orbitální stanice, použití třístupňového systému výsadby, který je považován v naší době, nebylo možné.
"Ve studii jsme obdrželi zajímavý výsledek: Pokud zvážíme jednorázové zařízení, ukáže se, že i s orbitální stanicí můžete vytvořit dvoustupňový přistávací modul (podobný modul" Apollo ") s menší hmotou přístroje a palivové a nižší náklady, které obecně splňují pojmu, přijaté v programu "Apollo". Ale použití opakovaně použitelných modulů mění vše.
Ačkoli jednoduchá a třístupňová zařízení stále překračují dvoustupňovou hmotou jejich hmotností, nám umožňují opakovaně používat většinu svých hmot (přibližně 70-100%) a ne 60, jako v případě dvoustupňových modulů), přičemž zajišťuje Úspory nákladů a dodávky stojí nová zařízení na orbitální stanici, která vede ke snížení Lunarního programu jako celku, "říká Latyshev.
Dodává, že důležitým faktorem v návrhu vesmírných systémů s posádkou je bezpečnost posádky, ale zvážení této problematiky přesahuje rámec výzkumu. "Zabezpečení je důležitým faktorem, na kterém závisí výběr vykládacího režimu. Použití vícestupňových modulů může poskytnout více příležitostí pro bezpečný návrat posádky do Lunar Orbitální stanice v případě nouze, což je výhodné rozlišovat vícestupňového modulu z našeho "lídr" - jednostupňového systému.
Na rozdíl od jednostupňového modulu umožňuje dvou-nebo třístupňový systém použít k návratu posádky jak vzletu a přistání modul. Zároveň se očekává, že vzhledem k větší složitosti budou dva a třístupňové systémy vyšší než riziko technických selhání ve srovnání s jednotnými systémy.
To znamená, že volba je opět nejednoznačná - každý režim má své výhody a nevýhody, "přidává Latyshev. V budoucnu vědci plánují rozšířit rámec jejich práce a provádět komplexní studium systémové architektury celé výzkumné infrastruktury, což je nedílnou součástí všech slibných programů pro lety pro posádky do Měsíce.
Zdroj: Nahá věda