研究の結果を説明する記事はActa astronauticaマガジンに掲載されました。 1972年12月以来、アポロ17船の乗組員は地球に戻った、人類はまた月をもう一度訪問するという夢に関係しません。 2017年、米国政府はArtemisプログラムを開始しました。その目的は、2024年までに月の南極の「最初の女性と次の男」の飛行です。
Artemisプログラムでは、再利用可能なモジュールが月に宇宙飛行士を届けることができるところから、恒久的な宇宙ステーションとして新しいLunar GatewayのLunar Obitalプラットフォームを使用することが計画されています。新しい概念の実施は、月の表面に新しい最適な着陸スキームの開発を要求しました。今日、NASAの要請に関する民間企業は、新しい再利用可能な着陸モジュールを作成するための研究を行っていますが、実施された研究の進歩と結果はまだ報告されていません。
Masterの学生Skolteha Kir Latyshev、大学院生Nikola Garzaniti、Alessandro Garcar教授とMit Edward Crowley教授の教授は、Artemisプログラムのための最も有望な着陸スキームを評価するための数学モデルを開発しました。たとえば、歴史的なプログラム「Apollo」では、ランニングと離陸手順から月に使用され、2つの宇宙飛行士を月に渡して船に戻って船に戻って月に戻りました。
研究者は、Lunar GatewayプラットフォームがLagrange L2 Pointの近くのほぼ直線的なハロー軌道上に配置されるという仮定から進められました。科学者たちは、4人の宇宙飛行士の乗組員が月に約7日間費やし、ステップや燃料の種類の数を変えます。合計で、月の人を着陸させる将来のシステムのための39の選択肢が分析されました。プロジェクトコストの最も有望なオプションの比較を含む
チームは、スクリーニングモデルを使用してオプションのセットを分析することによって、着陸モジュールの代替構成の評価に対する統合アプローチを使用しました。第1に、専門家は、着陸モジュールの各段階のステップおよび燃料の種類を含む、基本的な建築解を特定した。
得られたデータは数学モデルの形で要約され、どの科学者がシステムを構築するためのオプションの包括的な数値的研究を行って、さまざまな建築ソリューションを組み合わせた。最終段階では、受信した解決策を分析し、Lunar着陸モジュールの設計に関与するものに興味深いものである可能性がある選択肢を分析した。
この分析は、植栽モジュールの種類の使い捨てシステムのために、燃料の全質量の観点から最も成功した解決策、宇宙船の乾燥質量と打ち上げ値は二段階建築となることを示した。 。ただし、Artemisプログラムの一部として使用される予定の再利用可能な船の場合、シングルステージと3段階のシステムはすぐに2段階と競合し始めます。
記事で行われたすべての仮定を考慮すると、短期間の月のミッションのための解決策の中の「無条件」リーダーは、液体酸素および液体水素上の再利用可能な単段モジュールであると主張することができます（LOX / LH2）。しかし、著者らはこれが予備分析であることを強調しており、クルーの安全性、ミッションの可能性、ならびにプロジェクト管理のリスクなどの要因が考慮されていないことを強調しています。これらの要因を説明するために、プログラムの後続の段階でより詳細なシミュレーションが必要になります。
Kir LatyShevは、Apolloプログラムの一部として、NASAエンジニアが同様の分析を行い、2段モジュール構成を選択したとします。しかし、その時点では、Lunarプログラムは基本的に異なるアーキテクチャ上に構築されました。これは、フライト間の間隔にLUNARモジュールを配置することが可能であることが可能になります。これは、使い捨ての月モジュールを使用してすべてのフライトが地面から実行されなければならなかったこと、すなわち、各ミッションのための新しい装置を作成しなければならなかったことを意味します。さらに、月経局がない場合、私たちの時間に考えられる3段階の植栽システムの使用は不可能でした。
「この研究では、興味深い結果を受けました。使い捨てデバイスを検討すれば、軌道駅でも、小さい質量の装置を備えた2段の着陸モジュール（類似のモジュール「アポロ」）を作成することができます。そして燃料と低コスト、それは一般に概念に準拠しており、プログラム「アポロ」で採用されています。しかし、再利用可能なモジュールの使用はすべてを変えます。
シングルデバイスと3段階のデバイスは依然としてそれらの質量によって2段を超えていますが、確保しながら、それらはそれらの質量の大部分（約70~100パーセント、および60は60）を繰り返し使用することを可能にします。コスト削減と配送料は、軌道駅ごとの新しい機器を全体として巡回プログラムの削減につながります」とLatyShevは言います。
それは、有人宇宙システムの設計における重要な要素がクルーの安全であることを追加しますが、この問題の検討は研究枠組みを超えています。 「セキュリティは、着陸スキームの選択が依存する重要な要素です。多段階モジュールの使用は、緊急時にルナ軌道局への乗組員の安全な収益のためのより多くの機会を提供することができ、それは私達の「リーダー」 - 単段階システムからの多段階モジュールによって区別されることが有利である。
シングルステージモジュールとは異なり、2段階または3段階のシステムでは、離陸モジュールと着陸モジュールの両方のクルーを返すために使用できます。同時に、より複雑さがより大きくなることから、2段階のシステムと3段階のシステムは、単段階システムと比較して技術的な失敗のリスクよりも高いことが予想されます。
つまり、ここでの選択は再びあいまいです。各方式はその利点と欠点を持っています、 "LatyShevを追加します。将来的には、科学者たちは彼らの仕事の枠組みを拡大し、研究インフラ全体の全身アーキテクチャに関する包括的な研究を行い、それは月への有人宇宙飛行のためのすべての有望なプログラムの不可欠な部分です。
出典：裸の科学