Raksts, kas apraksta pētījuma rezultātus, tika publicēts Acta astronautikas žurnālā. Kopš 1972. gada decembra Apollo-17 kuģa apkalpe atgriezās zemē, cilvēce neattiecas uz sapni, lai atkal apmeklētu Mēness. 2017. gadā ASV valdība uzsāka ARTEMIS programmu, kuras mērķis ir lidojums uz "pirmo sievieti un nākamo cilvēku" uz dienvidu pole mēness līdz 2024. gadam.
ARTEMIS programmā plānots izmantot jauno Lunar Gateway Lunar Orbital platformu kā pastāvīgu kosmosa staciju, no kurās atkārtoti izmantojamie moduļi nodrošinās astronautus uz Mēness. Jaunā koncepcijas īstenošana pieprasīja jaunu optimālu izkraušanas shēmu attīstību uz Mēness virsmas. Šodien privātie uzņēmumi pēc NASA pieprasījuma veic pētījumus, lai radītu jaunus atkārtoti izmantojamus nolaišanās moduļus, bet vēl nav ziņots par veikto pētījumu gaitu un rezultātiem.
Maģistrants Skolteha Kir Latyshev, Absolvents Students Nikola Garzaniti, asociētais profesors Alessandro Garcar un profesors MIT Edvards Crowley izstrādāja matemātiskos modeļus, lai novērtētu ARTEMIS programmas visdaudzsološākās izkraušanas shēmas. Piemēram, vēsturiskajā programmā "Apollo", piemēram, Lunar modulis tika izmantots no izkraušanas un pacelšanās soļiem, kas piegādāja divus astronautus uz Mēness un atpakaļ uz kuģa, atstājot izkraušanas soli uz Mēness.
Pētnieki turpināja pieņēmumu, ka Lunar Gateway platforma atradīsies gandrīz taisnā līnijā Halo orbītā pie Lagrange L2 Point - Šī orbīta šodien ir vēlamā atrašanās vieta stacijas, kas ļauj astronautas nolaišanos uz dienvidu pole Mēness. Zinātnieki imitēja variantu, kurā apkalpe četrās astronautos pavadīs aptuveni septiņas dienas uz Mēness, dažāda skaita soļu un degvielas veida. Kopumā tika analizēti 39 iespējas nākotnes izkraušanas sistēmai uz Mēness. Ieskaitot projekta izmaksu daudzsološāko iespēju salīdzinājumu
Komanda izmantoja integrētu pieeju novērtēšanai alternatīvu konfigurāciju izkraušanas moduļu, analizējot kopumu iespējas, izmantojot skrīninga modeļus. Pirmkārt, eksperti identificēja pamata arhitektūras risinājumu kopumu, tostarp katram izkraušanas moduļa posmam un degvielas tipam.
Iegūtie dati tika apkopoti matemātisko modeļu veidā, ar kuru palīdzību zinātnieki veica visaptverošu skaitlisko pētījumu par iespēju veidot sistēmu, apvienojot dažādus arhitektūras risinājumus. Pēdējā posmā tika analizēti saņemtie risinājumi un vēlamās iespējas, kas varētu būt interesantas tiem, kas iesaistīti Lunar izkraušanas moduļu projektēšanā.
Analīze parādīja, ka vienreizējām sistēmām stādāmo moduļu Apollo, veiksmīgāko risinājumu no degvielas kopējās masas viedokļa, kosmosa kuģa sausā masa un uzsākšanas vērtība būs divpakāpju arhitektūra . Tomēr attiecībā uz atkārtoti lietojamiem kuģiem, kurus plānots izmantot kā daļu no ARTEMIS programmas, viena posma un trīs posmu sistēmas ātri sāk konkurēt ar divpakāpju.
Ņemot vērā visus pantā izdarītos pieņēmumus, var apgalvot, ka "beznosacījuma" līderis starp īstermiņa Mēness misiju risinājumiem ir atkārtoti izmantojams viena posma modulis šķidrā skābekļa un šķidrā ūdeņradī (LOX / LH2). Tomēr autori uzsver, ka tas ir tikai provizoriska analīze, kurā tādi faktori kā apkalpes drošība, misijas iespējamība, kā arī projektu vadības riski netiek ņemti vērā. Lai ņemtu vērā šos faktorus, turpmākajos posmos būs nepieciešama detalizētāka simulācija.
Kir Latyshev atzīmē, ka, kā daļa no Apollo programmas, NASA inženieri veica līdzīgu analīzi un izvēlējās divpakāpju moduļa konfigurāciju. Tomēr tajā laikā, Lunar programma tika uzcelta uz būtiski atšķirīgu arhitektūru, kurā nebija Lunar Orbital stacijas, kur tas būtu iespējams izvietot Mēness moduli intervālā starp lidojumiem. Tas nozīmē, ka visiem lidojumiem bija jāveic no zemes, izmantojot vienreizējās lietošanas Lunar moduļus, tas ir, radot jaunu aparātu katrai misijai. Turklāt, ja nav redzams Mēness orbitālās stacijas, trīs posmu stādīšanas sistēmas izmantošana, kas tiek uzskatīta par mūsu laiku, nav bijusi iespējama.
"Šajā pētījumā mēs saņēmām interesantu rezultātu: ja mēs uzskatām vienreizējās lietošanas ierīces, izrādās, ka pat ar orbitālās stacijas, jūs varat izveidot divpakāpju izkraušanas moduli (līdzīgs modulis" Apollo ") ar mazāku masu aparātu un degvielas un zemākas izmaksas, kas parasti atbilst koncepcijai, kas pieņemta programmā "Apollo". Bet atkārtoti izmantojamu moduļu izmantošana maina visu.
Lai gan viena un trīs posmu ierīces joprojām pārsniedz divpakāpju pēc savas masas, tie ļauj atkārtoti izmantot lielāko daļu no savām masām (aptuveni 70-100 procenti, nevis 60, tāpat kā divu posmu moduļu gadījumā), vienlaikus nodrošinot Izmaksu ietaupījumi un piegāde maksā jaunas ierīces uz vienu orbitālo staciju, kas noved pie Lunar programmas samazināšanas kopumā, "saka Latyshev.
Tā piebilst, ka svarīgs faktors, kas veido apkalpes sistēmu, ir apkalpes drošība, bet šī jautājuma izskatīšana pārsniedz pētniecības sistēmu. "Drošība ir svarīgs faktors, uz kuru ir atkarīga izkraušanas shēmas izvēle. Daudzpiena moduļu izmantošana var nodrošināt vairāk iespēju, lai nodrošinātu drošu atgriešanos apkalpes uz Mēness orbitālās stacijas gadījumā ārkārtas situāciju, kas ir izdevīgi izceļas ar daudzpakāpju moduli no mūsu "Leader" - viena posma sistēma.
Atšķirībā no viena posma moduļa, divu vai trīs posmu sistēma ļauj jums izmantot, lai atgrieztu apkalpi gan pacelšanās un nosēšanās moduli. Tajā pašā laikā ir sagaidāms, ka, pateicoties lielākai sarežģītībai, divu un trīs posmu sistēmas būs augstākas nekā tehnisko nepilnību risks salīdzinājumā ar vienpakāpju sistēmām.
Tas ir, izvēle šeit atkal ir neskaidrs - katrai shēmai ir savas priekšrocības un trūkumi, "pievieno Latyshev. Nākotnē zinātnieki plāno paplašināt savu darba ietvaru un veikt visaptverošu pētījumu par visu pētniecības infrastruktūras sistēmisko arhitektūru, kas ir neatņemama visu daudzsološo programmu neatņemama daļa, kas paredzēta apgādātiem kosmosa lidojumiem uz Mēness.
Avots: Naked Science