Straipsnyje aprašant tyrimo rezultatus buvo paskelbtas Acta Astronautica žurnale. Nuo 1972 m. Gruodžio mėn. Apollo-17 laivo įgula grįžo į žemę, žmonija nedalyvauja su svajonėmis vėl aplankyti mėnulį. 2017 m. JAV vyriausybė pradėjo ARTEMIS programą, kurio tikslas yra "pirmosios moters ir kito žmogaus" skrydžio metu iki 2024 m.
"Artemis" programoje planuojama naudoti naują "Lunar Gateway" Mėnulio orbitos platformą kaip nuolatinę kosminę stotį, iš kur pakartotinai naudojami moduliai pristatyti astronautus į mėnulį. Naujos koncepcijos įgyvendinimas paprašė sukurti naujų optimalių iškrovimo schemų plėtrą ant mėnulio paviršiaus. Šiandien privačios bendrovės NASA prašymu atlieka mokslinius tyrimus, kad būtų sukurtos naujos pakartotinai naudojamos iškrovimo moduliai, tačiau dar nebuvo pranešta apie atliktų tyrimų pažangą ir rezultatus.
Magistro studentas SKOLTHA KIR LATYSHEV, absolventas studentas Nikola Garzaniti, docentas Alessandro Garcar ir profesorius MIT Edward Crowley sukūrė matematinius modelius, kad įvertintų perspektyviausias "Artemid" programos iškrovimo schemas. Istorinėje programoje "Apollo", pavyzdžiui, mėnulio modulis buvo naudojamas nuo iškrovimo ir kilimo etapų, kurie pristatė du astronautus į mėnulį ir atgal į laivą, paliekant nusileidimo žingsnį ant mėnulio.
Mokslininkai pradėjo nuo prielaidos, kad "Lunar Gateway" platforma bus įsikūrusi beveik tiesioje linijoje "Halo Orbit" netoli "Lagrance L2 Point" - ši orbita šiandien yra pageidaujama stoties vieta, kuri leidžia Astronauto nusileidimui į pietinį mėnulio pietę. Mokslininkai imiatavo variantą, kuriame keturi astronautuose įgula išleis apie septynias dienas ant mėnulio, įvairaus žingsnių ir kuro tipų skaičių. Iš viso buvo išanalizuotos 39 galimybės būsimos sistemos nusileidimo sistemai mėnuliui. Įskaitant perspektyviausių projekto išlaidų palyginimą
Komanda naudojo integruotą požiūrį į alternatyvių tūpimo modulių konfigūracijų vertinimą analizuojant parinkčių rinkinį naudojant atrankos modelius. Pirma, ekspertai nustatė pagrindinį architektūrinių sprendimų rinkinį, įskaitant kiekvieno iškrovimo modulio etapo etapų skaičių ir kuro tipą.
Gauti duomenys buvo apibendrinti matematinių modelių forma, kurios pagalba mokslininkai atliko išsamų skaitmeninį sistemos statybos galimybes, derinant įvairius architektūrinius sprendimus. Baigiamajame etape buvo išnagrinėtos gautos sprendimai ir pageidaujamos galimybės, kurios galėtų būti įdomios tiems, kurie dalyvauja Lunaro nusileidimo modulių projektavime.
Analizė parodė, kad vienkartinėms sodinimo modulių tipo sistemoms "Apollo" yra sėkmingiausias sprendimas iš visos kuro masės, sausos erdvės masės ir paleidimo vertės bus dviejų pakopų architektūra . Tačiau už pakartotinai naudojamus laivus, kurie planuojami būti naudojami kaip ARTEMIS programos dalis, vieno etapo ir trijų pakopų sistemų greitai pradeda konkuruoti su dviem etapais.
Atsižvelgiant į visas straipsnyje pateiktas prielaidas, galima teigti, kad "besąlyginis" lyderis tarp trumpalaikių mėnulio misijų sprendimų yra pakartotinai naudojamas vienos pakopos modulis ant skysto deguonies ir skysto vandenilio (LOX / LH2). Tačiau autoriai pabrėžia, kad tai yra tik preliminari analizė, kurioje tokie veiksniai kaip įgulos saugumas, misijos tikimybė, taip pat į projektų valdymo riziką neatsižvelgiama. Siekiant atsižvelgti į šiuos veiksnius, tolesniuose programos etapuose reikės išsamesnės modeliavimo.
KIR LATYSHEV pažymi, kad, kaip "Apollo" programos dalis, NASA inžinieriai atliko panašią analizę ir pasirinko dviejų pakopų modulio konfigūraciją. Tačiau tuo metu mėnulio programa buvo pastatyta iš esmės skirtingos architektūros, kurioje nebuvo mėnulio orbitos stoties, kur būtų galima įdėti mėnulio modulį tarp skrydžių tarp skrydžių. Tai reiškia, kad visi skrydžiai turėjo atlikti iš žemės, naudojant vienkartinius Mėnulio modulius, tai yra, sukuriant naują kiekvienos misijos aparatą. Be to, nesant mėnulio orbitinės stoties, trijų pakopų sodinimo sistemos naudojimas, kuris yra laikomas mūsų laikais, nebuvo įmanoma.
"Tyrime gavome įdomią rezultatą: jei mes manome, kad vienkartiniai įrenginiai, paaiškėja, kad net ir su orbitinėje stotyje, galite sukurti dviejų pakopų iškrovimo modulį (panašų modulį" Apollo ") su mažesne aparato masė ir kuro ir mažesnes išlaidas, kurios paprastai atitinka programą, priimtą programoje "Apollo". Tačiau pakartotinio naudojimo modulių naudojimas keičia viską.
Nors vienišų ir trijų pakopų įtaisai vis dar viršija dviejų etapų jų masę, jie leidžia mums pakartotinai naudoti didžiąją dalį savo masių (apie 70-100 proc, o ne 60, kaip ir dviejų pakopų modulių atveju), užtikrindami, užtikrinant Sąnaudų taupymas ir pristatymas kainuoja naujų įrenginių vienam orbitinėje stotyje, kuri veda prie visumos mėnulio programos mažinimo ", - sako Latyshev.
Ji priduria, kad svarbus veiksnys, veikiantis įgulos erdvės sistemas, yra įgulos saugumas, tačiau šio klausimo svarstymas viršija mokslinių tyrimų sistemą. "Saugumas yra svarbus veiksnys, kuriuo priklauso iškrovimo schemos pasirinkimas. Daugiafunkcinių modulių naudojimas gali suteikti daugiau galimybių saugiai grįžti į Mėnulio orbitos stoties atveju avarijos atveju, kuris yra naudingas, pasižymintis daugiapakopiu moduliu iš mūsų "lyderio" - vienos pakopos sistema.
Skirtingai nuo vieno etapo modulio, dviejų ar trijų pakopų sistema leidžia jums naudoti norint grąžinti įgulą tiek kilimo ir nusileidimo modulį. Tuo pačiu metu tikimasi, kad dėl didesnio sudėtingumo, dviejų ir trijų pakopų sistemos bus didesnės už techninių gedimų riziką, palyginti su vienos pakopos sistemomis.
Tai yra, čia pasirinkimas vėl yra dviprasmiškas - kiekviena schema turi savo privalumus ir trūkumus, "prideda Latyshev. Ateityje mokslininkai planuoja plėsti savo darbo sistemą ir atlikti išsamų tyrimą sisteminės architektūros visos mokslinių tyrimų infrastruktūros, kuri yra neatskiriama visų perspektyvių programų, skirtų įgulos vietos skrydžiams į mėnulį.
Šaltinis: nuogas mokslas