บทความที่อธิบายผลการศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในนิตยสาร Acta Astronautica ตั้งแต่ในเดือนธันวาคมปี 1972 ลูกเรือของเรือ Apollo-17 ที่กลับสู่โลกมนุษยชาติไม่ได้มีส่วนร่วมกับความฝันที่จะเยี่ยมชมดวงจันทร์อีกครั้ง ในปี 2560 รัฐบาลสหรัฐฯเปิดตัวโครงการอาร์ทิมิสซึ่งเป็นจุดประสงค์ของการบินของ "ผู้หญิงคนแรกและชายคนต่อไป" บนขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ภายในปี 2567
ในโครงการอาร์ทิมิสมีการวางแผนที่จะใช้แพลตฟอร์มวงย้าจันทรคติใหม่ของจันทรคติใหม่เป็นสถานีอวกาศถาวรจากที่โมดูลที่ใช้ซ้ำได้จะช่วยให้นักบินอวกาศไปยังดวงจันทร์ การดำเนินการของแนวคิดใหม่ที่ร้องขอการพัฒนาแผนการเชื่อมโยงไปถึงที่ดีที่สุดบนพื้นผิวของดวงจันทร์ วันนี้ บริษัท เอกชนตามคำร้องขอขององค์การนาซ่ากำลังดำเนินการวิจัยเพื่อสร้างโมดูลการลงจอดที่ใช้ซ้ำได้ใหม่ แต่ความคืบหน้าและผลลัพธ์ของการศึกษาที่ดำเนินการยังไม่ได้รับการรายงาน
นักศึกษาปริญญาโท Skolteha Kir Latyshev นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Nikola Garzaniti รองศาสตราจารย์ Alessandro Garcar และศาสตราจารย์ MIT Edward Crowley พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อประเมินแผนการเชื่อมโยงไปถึงที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับโครงการอาร์ทิมิส ยกตัวอย่างเช่นในโปรแกรม "Apollo" ตัวอย่างเช่นโมดูลจันทรคติถูกนำมาใช้จากขั้นตอนการลงจอดและการบินขึ้นซึ่งส่งนักบินอวกาศสองคนไปยังดวงจันทร์และกลับไปที่เรือทิ้งขั้นตอนการลงจอดบนดวงจันทร์
นักวิจัยดำเนินการจากสมมติฐานว่าแพลตฟอร์มเกตเวย์จันทรคติจะตั้งอยู่บนวงโคจรรัศมีเส้นตรงใกล้ Lagrange L2 Point - วงโคจรนี้เป็นสถานที่ที่ต้องการของสถานีที่ช่วยให้นักบินอวกาศเชื่อมโยงไปถึงขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ นักวิทยาศาสตร์จำลองตัวแปรที่ลูกเรือในสี่นักบินอวกาศจะใช้เวลาประมาณเจ็ดวันบนดวงจันทร์ซึ่งแตกต่างกันไปตามขั้นตอนและชนิดเชื้อเพลิง โดยรวม 39 ตัวเลือกสำหรับระบบในอนาคตของการเชื่อมโยงไปถึงบุคคลบนดวงจันทร์ได้รับการวิเคราะห์ รวมถึงการเปรียบเทียบตัวเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดในต้นทุนโครงการ
ทีมใช้วิธีการรวมในการประเมินการกำหนดค่าทางเลือกของโมดูลที่เชื่อมโยงไปถึงโดยการวิเคราะห์ชุดของตัวเลือกโดยใช้แบบจำลองการคัดกรอง ครั้งแรกผู้เชี่ยวชาญระบุชุดโซลูชันสถาปัตยกรรมพื้นฐานรวมถึงจำนวนขั้นตอนและชนิดเชื้อเพลิงสำหรับแต่ละขั้นตอนของโมดูลที่เชื่อมโยงไปถึง
ข้อมูลที่ได้รับมีการสรุปในรูปแบบของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ด้วยความช่วยเหลือที่นักวิทยาศาสตร์ดำเนินการศึกษาเชิงตัวเลขที่ครอบคลุมของตัวเลือกสำหรับการสร้างระบบรวมโซลูชั่นสถาปัตยกรรมต่างๆ ในขั้นตอนสุดท้ายโซลูชั่นที่ได้รับได้รับการวิเคราะห์และเลือกตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับผู้ที่เกี่ยวข้องในการออกแบบโมดูลการลงจอดทางจันทรคติ
การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าสำหรับระบบที่ใช้แล้วทิ้งของโมดูลการปลูกอพอลโลโซลูชันที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดจากมุมมองของมวลรวมของเชื้อเพลิงจำนวนมากของยานอวกาศและค่าการเปิดตัวจะเป็นสถาปัตยกรรมสองขั้นตอน . อย่างไรก็ตามสำหรับเรือที่นำมาใช้ใหม่ซึ่งมีการวางแผนที่จะใช้เป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมอาร์ทิมิส, ระบบเดี่ยวและสามขั้นตอนเริ่มแข่งขันอย่างรวดเร็วกับสองขั้นตอน
เนื่องจากข้อสมมติฐานทั้งหมดที่ทำในบทความอาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าผู้นำ "ไม่มีเงื่อนไข" ในการแก้ปัญหาสำหรับภารกิจจันทรคติในระยะสั้นเป็นโมดูลขั้นตอนเดียวที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในการออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจนเหลว (LOX / LH2) อย่างไรก็ตามผู้เขียนเน้นว่านี่เป็นเพียงการวิเคราะห์เบื้องต้นซึ่งเป็นปัจจัยต่าง ๆ เช่นความปลอดภัยของลูกเรือความเป็นไปได้ของภารกิจรวมถึงความเสี่ยงของการบริหารโครงการไม่ได้นำมาพิจารณา ในการบัญชีสำหรับปัจจัยเหล่านี้การจำลองรายละเอียดเพิ่มเติมจะต้องมีขั้นตอนที่ตามมาของโปรแกรม
Kir Latyshev ตั้งข้อสังเกตว่าเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม Apollo วิศวกรนาซ่าดำเนินการวิเคราะห์ที่คล้ายกันและเลือกการกำหนดค่าโมดูลสองขั้นตอน อย่างไรก็ตามในเวลานั้นโปรแกรมจันทรคติถูกสร้างขึ้นบนสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานซึ่งไม่มีสถานีวงแหตรจันทรคติซึ่งเป็นไปได้ที่จะวางโมดูลจันทรคติในช่วงเวลาระหว่างเที่ยวบิน ซึ่งหมายความว่าทุกเที่ยวบินต้องแสดงจากพื้นดินโดยใช้โมดูลจันทรคติที่ใช้แล้วทิ้งนั่นคือการสร้างอุปกรณ์ใหม่สำหรับแต่ละภารกิจ นอกจากนี้ในกรณีที่ไม่มีสถานีวงจันทรคติการใช้ระบบการปลูกแบบสามขั้นตอนซึ่งพิจารณาในเวลาของเราไม่เป็นไปได้
"ในการศึกษาเราได้รับผลลัพธ์ที่น่าสนใจ: หากเราพิจารณาอุปกรณ์ที่ใช้แล้วทิ้งมันปรากฎว่าแม้จะมีสถานีวงโคจรคุณสามารถสร้างโมดูลลงจอดสองขั้นตอน (โมดูลที่คล้ายกัน" Apollo ") ด้วยมวลที่เล็กกว่าของอุปกรณ์ และเชื้อเพลิงและค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่าซึ่งโดยทั่วไปจะสอดคล้องกับแนวคิดที่นำมาใช้ในโปรแกรม "Apollo" แต่การใช้โมดูลที่นำกลับมาใช้ใหม่เปลี่ยนแปลงทุกอย่าง
แม้ว่าอุปกรณ์เดี่ยวและสามขั้นตอนยังคงเกินสองขั้นตอนของพวกเขา แต่พวกเขาก็ช่วยให้เราสามารถใช้มวลส่วนใหญ่ได้มากที่สุด (ประมาณ 70-100 เปอร์เซ็นต์ไม่ใช่ 60 เช่นเดียวกับในกรณีของโมดูลสองขั้นตอน) ในขณะที่มั่นใจ การประหยัดต้นทุนและการจัดส่งค่าใช้จ่ายอุปกรณ์ใหม่ต่อสถานีวงโคจรซึ่งนำไปสู่การลดลงของโปรแกรมจันทรคติโดยรวม "Latyshev กล่าว
มันช่วยเพิ่มปัจจัยสำคัญในการออกแบบระบบอวกาศที่บรรจุเป็นความปลอดภัยของลูกเรือ แต่การพิจารณาปัญหานี้นอกเหนือไปจากกรอบการวิจัย "ความปลอดภัยเป็นปัจจัยสำคัญที่ทางเลือกของโครงการเชื่อมโยงไปถึงขึ้นอยู่กับ การใช้โมดูลหลายขั้นตอนสามารถให้โอกาสมากขึ้นสำหรับการกลับมาของลูกเรือที่ปลอดภัยต่อสถานีรถไฟจันทรคติในกรณีฉุกเฉินซึ่งเป็นข้อดีที่โดดเด่นด้วยโมดูลหลายขั้นตอนจาก "ผู้นำ" ของเรา - ระบบขั้นตอนเดียวของเรา
ซึ่งแตกต่างจากโมดูลขั้นตอนเดียวระบบสองหรือสามขั้นตอนช่วยให้คุณสามารถใช้เพื่อส่งคืนลูกเรือทั้งสองและโมดูลลงจอด ในขณะเดียวกันก็คาดหวังว่าเนื่องจากความซับซ้อนที่มากขึ้นระบบสองและสามขั้นตอนจะสูงกว่าความเสี่ยงของความล้มเหลวทางเทคนิคเมื่อเทียบกับระบบขั้นตอนเดียว
นั่นคือทางเลือกที่นี่เป็นอีกครั้งที่คลุมเครือ - แต่ละรูปแบบมีข้อดีและข้อเสีย "Latyshev เพิ่ม ในอนาคตนักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะขยายกรอบงานของพวกเขาและดำเนินการศึกษาที่ครอบคลุมของสถาปัตยกรรมระบบของโครงสร้างพื้นฐานด้านการวิจัยทั้งหมดซึ่งเป็นส่วนสำคัญของโปรแกรมที่มีแนวโน้มสำหรับการเที่ยวบิน Space Aples ไปยัง Moon
ที่มา: วิทยาศาสตร์เปลือยกาย