Çalışmanın sonuçlarını anlatan bir makale Acta Astronautica dergisinde yayınlandı. Aralık 1972'den bu yana, Apollo-17 gemisinin mürettebatı Dünya'ya döndü, insanlık tekrar ayı ziyaret etmek için rüya ile ayrılmıyor. 2017 yılında ABD hükümeti, 2024'te Ayın Güney Kutbu'ndaki "ilk kadının ve bir sonraki adamın" uçuşu olan Artemis programını başlattı.
Artemis programında, yeni Lunar Gateway'in Lunar Orbital platformunun, yeniden kullanılabilir modüllerin astronotları aya teslim edeceği yerden kalıcı bir uzay istasyonu olarak kullanması planlanmaktadır. Yeni konseptin uygulanması, ayın yüzeyinde yeni optimal iniş planlarının geliştirilmesini talep etti. Günümüzde, NASA'nın talebi üzerine özel şirketler yeni yeniden kullanılabilir iniş modülleri oluşturmak için araştırma yürütüyorlar, ancak yürütülen çalışmaların ilerlemesi ve sonuçları henüz bildirilmemiştir.
Yüksek Lisans Öğrencisi Skolteha Kir Latyshev, Lisansüstü Öğrencisi Nikola Garzaniti, Doçent Alessandro Garcar ve Profesör MIT Edward Crowley, Artemis programı için en umut verici iniş şemalarını değerlendirmek için matematiksel modeller geliştirdi. Örneğin, "Apollo" tarihi programında, bir Ay modülü, iniş ve kalkış adımlarından, aya iki astronotu teslim eden ve gemiye geri getiren iniş ve kalkış adımlarından bir Lunar modülü kullanıldı.
Araştırmacılar, Lunar Gateway Platformunun, Lagrange L2 Noktası yakınında neredeyse düz bir halo yörüngesinde yer aldığı varsayımdan dolayı - bu yörünge bugün, Astronot'un ayın güney kutbuna inmesini sağlayan istasyonun tercih edilen yeridir. Bilim adamları, dört astronottaki mürettebatın ayda yaklaşık yedi gün geçireceği bir varyant taklit etti, adımların sayısını ve yakıt türünü değiştiriyor. Toplamda, gelecekteki 39 seçenek için bir kişinin ayın üzerindeki bir kişiyi analiz edildi. Proje maliyetindeki en umut verici seçeneklerin karşılaştırılması dahil
Ekip, tarama modellerini kullanarak seçenek kümesini analiz ederek iniş modüllerinin alternatif yapılandırmalarının değerlendirilmesine entegre bir yaklaşım kullandı. Öncelikle, uzmanlar, iniş modülünün her aşaması için adımların sayısı ve yakıt tipi de dahil olmak üzere temel bir mimari çözüm seti tanımlamıştır.
Elde edilen veriler matematiksel modeller şeklinde özetlenmiştir, bilim insanlarının, çeşitli mimari çözümleri birleştiren, bir sistem oluşturmak için seçeneklerin kapsamlı bir sayısal çalışması yaptıkları yardımı ile özetlendi. Son aşamada, alınan çözümler, Lunar iniş modüllerinin tasarımına dahil olanlar için ilginç olabilecek seçenekleri analiz edildi ve tercih edildi.
Analiz, ekim modüllerinin türünün tek kullanımlık sistemleri için, yakıtın toplam kütlesinin, uzay aracının kuru kütlesi ve lansman değerinin iki aşamalı bir mimari olacak şekilde en başarılı çözümün tek kullanımlık sistemleri için . Bununla birlikte, Artemis programının bir parçası olarak kullanılması planlanan yeniden kullanılabilir gemiler için, tek aşamalı ve üç aşamalı sistemler hızlı bir şekilde iki aşamalı olarak rekabet etmeye başlar.
Makalede yapılan tüm varsayımlar göz önüne alındığında, kısa vadeli ay misyonları için çözümler arasındaki "koşulsuz" liderin, sıvı oksijen ve sıvı hidrojen (LOX / LH2) üzerinde yeniden kullanılabilir bir tek aşamalı modül olduğu söylenebilir. Bununla birlikte, yazarlar bunun, mürettebatın güvenliği, misyonun olasılığı gibi faktörlerin yanı sıra, proje yönetimi risklerinin de dikkate alınmadığı bir ön analiz olduğunu vurgulamaktadır. Bu faktörleri hesaba katmak için, programın sonraki aşamalarında daha ayrıntılı simülasyon gerekecektir.
KIR Latyshev, Apollo programının bir parçası olarak NASA mühendislerinin benzer bir analiz yaptığını ve iki aşamalı modül yapılandırmasını seçtiğini belirtti. Bununla birlikte, o zaman, Ay Programı, ayın modülünü uçuşlar arasındaki aralıkta yerleştirmenin mümkün olacağı temelde farklı bir mimariye inşa edilmiştir. Bu, tüm uçuşların her bir görev için yeni bir cihaz oluşturan, tek kullanımlık Ay Modülleri kullanılarak yerden gerçekleştirilmesi gerektiği anlamına gelir. Ek olarak, bir Lunar Orbital istasyonunun yokluğunda, zamanımızda göz önünde bulundurulan üç aşamalı ekim sisteminin kullanımı mümkün olmamıştır.
"Çalışmada, ilginç bir sonuç aldık: Tek kullanımlık cihazları göz önüne alıyorsak, orbital istasyonda bile, herhangi bir aparatın daha küçük bir kütlesine sahip iki aşamalı bir iniş modülü (benzer modül" apollo ") oluşturabileceğini ortaya çıkar. ve genellikle "Apollo" programında kabul edilen konsepte uyumlu olan yakıt ve düşük maliyetler. Ancak yeniden kullanılabilir modüllerin kullanımı her şeyi değiştirir.
Her ne kadar tek ve üç aşamalı cihazlar hala kütlelerinin iki aşamasını aşmasına rağmen, kitlelerinin çoğunu (iki aşamalı modüller durumunda olduğu gibi, yüzde 70-100 ve 60, yaklaşık yüzde 70-100 ve 60 olmadığını), Maliyet Tasarrufu ve Teslimat, Yörüngesel İstasyon başına yeni cihazlara, bir bütün olarak Ayar programının azaltılmasına yol açar, "diyor Latyshev.
İnsanlı uzay sistemlerinin tasarımında önemli bir faktörün mürettebatın güvenliği olduğunu, ancak bu konunun dikkate alınması araştırma çerçevesinin ötesine geçer. "Güvenlik, açılış şeması seçeneğinin bağlı olduğu önemli bir faktördür. Çok kademeli modüllerin kullanımı, mürettebatın "lider" - tek aşamalı bir sistemimizden çok aşamalı bir modül tarafından ayırt edildiği avantajlı olan bir acil durum durumunda, mürettebatın Lunar Orbital istasyonuna güvenli bir şekilde geri dönüşü için daha fazla fırsat sağlayabilir.
Tek aşamalı bir modülün aksine, iki veya üç aşamalı bir sistem, mürettebatı hem kalkış hem de açılış modülünü iade etmek için kullanmanızı sağlar. Aynı zamanda, daha fazla karmaşıklık nedeniyle, iki ve üç aşamalı sistem nedeniyle, tek aşamalı sistemlere kıyasla teknik başarısızlık riskinden daha yüksek olacaktır.
Yani, buradaki seçim tekrar belirsizdir - her şemanın avantajları ve dezavantajları vardır, "dedi LatYSHEV. Gelecekte, bilim adamları, çalışmalarının çerçevesini genişletmeyi ve tüm araştırma altyapısının sistemik mimarisinin sistemik mimarisinin kapsamlı bir incelemesini yürütmeyi planlıyorlar ve bu, insanlı uzay uçuşlarının aya yönelik tüm umut verici programların ayrılmaz bir parçası olan.
Kaynak: Çıplak Bilim