Un artigo que describe os resultados do estudo foi publicado na Revista Astronautica ACTA. Xa que en decembro de 1972, a tripulación do buque Apollo-17 volveu á Terra, a humanidade non participa co soño de visitar a lúa de novo. En 2017, o goberno de Estados Unidos lanzou o programa de Artemis, cuxo obxectivo é o voo da "primeira muller eo próximo home" no Polo Sur da Lúa en 2024.
No programa Artemis, está previsto usar a nova plataforma orbital lunar de Gateway Lunar como unha estación espacial permanente, desde onde os módulos reutilizables entregarán astronautas á Lúa. A implementación do novo concepto solicitou o desenvolvemento de novos esquemas de aterrizaje óptimos na superficie da Lúa. Hoxe, as empresas privadas a petición da NASA están a realizar investigacións para crear novos módulos de aterrizaje reutilizables, pero aínda non se informaron o progreso e os resultados dos estudos realizados.
Estudante de máster Skoleha Kir Latyshev, estudante de posgrao Nikola Garzaniti, profesor asociado Alessandro Garcar e profesor MIT Edward Crowley desenvolveu modelos matemáticos para avaliar os esquemas de aterrizaje máis prometedores para o programa de Artemis. No programa histórico "Apollo", por exemplo, un módulo lunar foi usado a partir dos pasos de aterrizaje e despegue, que entregou dous astronautas á lúa e volvendo ao barco, deixando o paso de aterrizaje na lúa.
Os investigadores procederon da suposición de que a plataforma de Gateway Lunar situarase nunha órbita de Halo case recta preto de Lagrange L2 Point - esta órbita hoxe é a localización preferida da estación que permite que o astronauta aterra no polo sur da Lúa. Os científicos simularon unha variante na que a tripulación en catro astronautas gastará uns sete días na Lúa, variando a cantidade de pasos e tipo de combustible. En total, analizáronse 39 opcións para o futuro sistema de aterrizaje a unha persoa na Lúa. Incluíndo unha comparación das opcións máis prometedoras do custo do proxecto
O equipo usou un enfoque integrado para a avaliación das configuracións alternativas dos módulos de aterrizaje analizando o conxunto de opcións utilizando modelos de selección. En primeiro lugar, os expertos identificaron un conxunto básico de solucións arquitectónicas, incluíndo o número de pasos e tipo de combustible para cada etapa do módulo de aterrizaje.
Os datos obtidos foron resumidos en forma de modelos matemáticos, coa axuda de que os científicos realizaron un estudo numérico integral das opcións para a construción dun sistema, combinando varias solucións arquitectónicas. Na fase final, analizáronse as solucións recibidas e as opcións preferidas que poderían ser interesantes para aqueles implicados no deseño de módulos de aterrizaje lunares.
A análise mostrou que para os sistemas desbotables do tipo de módulos de plantación Apollo, a solución máis exitosa desde o punto de vista da masa total do combustible, a masa seca da nave espacial eo valor de lanzamento serán unha arquitectura de dúas etapas .. Non obstante, para os buques reutilizables, que están planeados para ser utilizados como parte do programa de Artemis, os sistemas de estadio único e de tres etapas comezan a competir rapidamente con dúas etapas.
Dada todas as suposicións feitas no artigo, pódese argumentar que o líder "incondicional" entre as solucións para as misións lunares a curto prazo é un módulo único reutilizable en estadio en oxíxeno líquido e hidróxeno líquido (LOX / LH2). Non obstante, os autores enfatizan que esta é só unha análise preliminar, na que non se teñen en conta os factores como a seguridade da tripulación, a probabilidade da misión, así como os riscos de xestión de proxectos. Contar con estes factores, será necesaria unha simulación máis detallada nas etapas posteriores do programa.
Kir Latyshev sinala que, como parte do programa Apollo, os enxeñeiros da NASA realizaron unha análise similar e elixiron a configuración do módulo de dúas etapas. Non obstante, nese momento, o programa lunar foi construído sobre unha arquitectura fundamentalmente diferente, na que non había estación orbital lunar, onde sería posible colocar o módulo lunar no intervalo entre voos. Isto significa que todos os voos tiveron que realizar desde o chan usando módulos lunares desbotables, é dicir, creando un novo aparello para cada misión. Ademais, en ausencia dunha estación orbital lunar, o uso dun sistema de plantación de tres pasos, que se considera no noso tempo, non foi posible.
"No estudo, recibimos un resultado interesante: se consideramos dispositivos desbotables, resulta que mesmo coa estación orbital, pode crear un módulo de aterraxe de dous pasos (módulo similar" Apollo ") cunha masa menor do aparello e combustible e custos máis baixos, que xeralmente cumpre co concepto, adoptado no programa "Apollo". Pero o uso de módulos reutilizables cambia todo.
Aínda que os dispositivos individuais e de tres etapas aínda superan a dúas etapas pola súa masa, permítennos usar repetidamente a maior parte das súas masas (aproximadamente 70-100 por cento e non 60, como no caso dos módulos de dúas etapas), ao asegurar O aforro de custos e a entrega custa novos dispositivos por estación orbital, o que conduce á redución do programa lunar no seu conxunto ", di Latyshev.
Engade que un factor importante no deseño de sistemas espaciais tripulados é a seguridade da tripulación, pero a consideración deste problema vai máis alá do marco de investigación. "A seguridade é un factor importante sobre o que a elección do réxime de aterrizaje depende. O uso de módulos multietage pode proporcionar máis oportunidades para un retorno seguro da tripulación á estación orbital lunar en caso de emerxencia, que é vantaxoso distinguido por un módulo de varias etapas do noso "líder" - sistema único.
A diferenza dun módulo de etapa, un sistema de dúas ou tres etapas permítelle usar para devolver a tripulación tanto o módulo de despegue e aterrizaje. Ao mesmo tempo, espérase que, debido a unha maior complexidade, os sistemas de dous e tres etapas serán maiores que o risco de fallos técnicos en comparación cos sistemas individuais.
É dicir, a elección aquí é de novo ambiguo, cada esquema ten as súas vantaxes e desvantaxes ", engade Latyshev. No futuro, os científicos planean expandir o marco do seu traballo e realizar un estudo integral da arquitectura sistémica de toda a infraestrutura de investigación, que é parte integrante de todos os programas prometedores para voos espaciais á Lúa.
Fonte: ciencia espida