Auf Apollo 15 konnten die Besatzungsmitglieder nicht sehen, dass sie auf den Rand eines breiten Kraters hinabstiegen. Nach dem Abstellen des Motors schaukelte das Mondmodul etwa 11 Grad nach hinten in den Krater, bis das hintere Fußpolster den Boden berührte. Das vordere Fußpolster war dann vom Boden abgehoben und trug kein Gewicht. Diese Neigung von 11 Grad lag nahe an den Entwurfsgrenzen für das Mondmodul.
(Bild: © NASA)
Studienteams sind zurückgegangen, um sich das anzuschauen Apollo Mondlandung Daten, um zu beurteilen, wie viel Mondgelände in den Weltraum ausgestoßen wurde.
Apollo-Landungsteams wurden nicht nur vom aufgewirbelten Staub beschlagen. Touchdowns problematisch machenWährend der raketengetriebenen Landungen wurden jedoch auch erhebliche Mengen an Gestein und Trümmern in die Luft geschickt.
Die NASA will bis 2024 wieder Astronauten auf den Mond bringen. Was tun gegen das Staubproblem? Wissenschaftler versuchen, die Problemumgehungen zu finden, die erforderlich erscheinen, wenn zum Mond reisen soll Routine werden.
Apollo Erinnerungen
Erstens gibt es mehrere historische Berichte über sichere Landungen von Menschen auf dem Mond, beginnend mit dem ersten erste Apollo-Mondlandung im Juli 1969. Als Neil Armstrong, Kommandeur des Eagle-Mondmoduls, in einer technischen Nachbesprechung darüber nachdachte, "bekamen wir bei etwas weniger als 100 Fuß eine transparente Staubschicht, die die Sicht ein wenig verdeckte. Als wir niedriger wurden, setzte sich die Sicht fort verringern."
Ebenso am Apollo 12Pete Conrad stieß auf so viel Staub, dass er geblendet war, als er seinen letzten Abstieg an die Oberfläche machte. Später erzählte er, dass "der Staub so weit ging, wie ich in jede Richtung sehen konnte, und Krater und alles andere völlig auslöschte ... Ich konnte nicht sagen, was sich unter mir befand. Ich wusste, dass ich mich in einer allgemein guten Gegend befand und ich wollte einfach Ich muss die Kugel beißen und landen, weil ich nicht sagen konnte, ob dort unten ein Krater war oder nicht. "
Mehrere nachfolgende Apollo-Landekommandanten stellten ähnliche Bedenken fest.
Für einen schlechten Tag sorgen
Die NASA hofft, die Lehren aus der Apollo-Ära auf zukünftige Mondmissionen anwenden zu können.
"Um ein altes Bromid zu paraphrasieren: Diejenigen, die die Vergangenheit vergessen, sind dazu verdammt, so zu landen", sagte Chirold Epp, Projektmanager für die Technologie für autonome Landung und Gefahrenvermeidung im Johnson Space Center der NASA in Houston.
"Nachdem ich mir die Apollo-Landungen angesehen habe, bin ich zu zwei Schlussfolgerungen gekommen: Erstens haben diese Besatzungen großartige Arbeit geleistet. Zweitens stützen Daten von mehreren Landungen die Idee, die wir geben müssen zukünftige Mondlander Weitere Informationen, um die Wahrscheinlichkeit eines Missionserfolgs zu erhöhen ", fügte Epp hinzu.
Epp sagte, wenn ein Mondmodul in einem Winkel von mehr als 12 Grad zur Ruhe käme, könnten sich die Astronauten möglicherweise nicht von der Oberfläche abheben. "Wenn also eine Besatzung auf einem Hügel oder mit einem oder zwei Fußpolstern auf einem großen Felsen oder in einem Krater landete, könnte dies zu einem schlechten Tag führen", sagte er.
Physik des Raketenabgases
"Der Mond ist ein schwereloser und luftloser Körper, der die Raketenfahneneffekte ganz anders macht als das, was wir auf der Erde erleben ", sagte Philip Metzger, Planetenwissenschaftler am Florida Space Institute der University of Central Florida (UCF) in Orlando.
"Auf der Erde bewegen sich Felsen am weitesten, während Staub in kurzer Entfernung durch den Widerstand der Erdatmosphäre gestoppt wird", sagte Metzger gegenüber Space.com. "Auf dem Mond ist es genau umgekehrt, wobei der Staub am schnellsten und am weitesten entfernt ist. Der Staub kann die Oberflächen von Materialien schwer beschädigen, wenn wir zu nahe an anderer Hardware auf dem Mond landen oder ihn umkreisen."
Die Abgase des Mondlandermotors blasen Staub, Erde, Kies und Steine mit hoher Geschwindigkeit und beschädigen die umliegende Hardware - wie Mondaußenposten, Bergbaubetriebe oder historische Stätten -, sofern die Auswürfe nicht ordnungsgemäß gemildert werden, sagte Metzger.
In den letzten 20 Jahren haben Forscher ein konsistentes Bild der Physik von Raketenabgasen entwickelt, die Mondboden blasen, "aber es bestehen erhebliche Lücken", sagte Metzger. "Keine derzeit verfügbare Modellierungsmethode kann die Auswirkungen vollständig vorhersagen. Die Grundlagen sind jedoch gut genug verstanden, um mit dem Entwurf von Gegenmaßnahmen zu beginnen."
Gesucht: Startrampen
Metzger und andere Teammitglieder des UCF-Zentrums für Mond- und Asteroidenoberflächenforschung (CLASS) sagen, dass Landeplätze für Missionen benötigt werden, die wiederholt einen Mondaußenposten besuchen.
Bei Mondlandungen hat die KLASSENforschung gezeigt, dass das Sandstrahlen an einem Mondaußenposten nicht akzeptabel ist, da es die Optik, Solarzellen, Wärmesteuerungsoberflächen und beweglichen Gelenke an Mechanismen übermäßig verschlechtert. Durch das Blasen von Steinen kann auch die Hardware beschädigt werden.
Forscher des Florida Space Institute untersuchen Methoden, um die Auswirkungen dieser Explosionen zu mildern, wie z. B. das Sintern des Mondregolithen. Sie beschäftigen sich auch mit Robotik zum Bulldozieren und Bauen von Bermen sowie mit der Verwendung von Kies oder Pflastersteinen. In Zusammenarbeit mit Unternehmen für maschinelles Lernen organisieren sie eine Reihe von Robotikwettbewerben für Landeplatzbautechnologien, um die erforderlichen Robotikfähigkeiten weiter zu verbessern.
"Die NASA nimmt die potenziellen Ejektaprobleme im Zusammenhang mit der Wechselwirkung zwischen Raketentriebwerkswolken sehr ernst", sagte Robert Mueller, leitender Technologe und Hauptforscher im Büro für Explorationssysteme und -entwicklung im Kennedy Space Center der NASA in Florida.
Das hat einen guten Grund, sagte Müller; Zukünftige menschliche Lander werden aufgrund des höheren Motorschubs mehr Probleme mit Federeffekten haben als Apollo-Lander. NASA-Forscher entwickeln Konzepte für die Mondlandung und Startrampen auch für Lander mit Besatzung.
Die Weltraumbehörde unternimmt derzeit Schritte, um die möglichen Auswirkungen in einer Mondvakuumumgebung zu bewerten, sagte Müller gegenüber Space.com mit neuen Computermodellierungscodes, die im Rahmen der Programme Small Business Innovation Research und Small Business Technology Transfer der NASA entwickelt wurden.
Mit der Kamera erwischt
Es wurden noch nie konzertierte Anstrengungen unternommen, um das Problem des Mondstaubs zu mildern, sagte Michelle Munk, Leiterin des Einreise-, Abstiegs- und Landesystems am Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia. "Wir haben einen 'Produktions'-Code, der vorhersagt, was passieren wird - aber er wird nicht mit Daten validiert, sodass wir wirklich nicht wissen, wie gut die Vorhersagen sind."
Munk sagte, es sei besonders schwierig, einen realistischen Bodentest für die Mondumgebung durchzuführen, der gute "Wahrheit" -Daten liefern würde. Das Space Technology Mission Directorate der NASA hat kürzlich ein Projekt gestartet, das sowohl Bodentest- als auch Computermodellierungskomponenten umfasst.
Darüber hinaus ist Munk der Hauptforscher für vier Stereokameras, die an Bord des Nova-C-Mondlanders von Intuitive Machines transportiert werden, der 2021 mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete im Rahmen des Commercial Lunar Payload Services-Programms der NASA gestartet werden soll. Die Nutzlast wird als Stereokameras für Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS) bezeichnet.
SCALPSS wird bei der NASA Langley entwickelt und nutzt die Kameratechnologie der Agentur Mars 2020 Rover Ausdauer, Sagte Munk. Das Kamera-Cluster wird Video- und Standbilddaten der Wolke des Landers erfassen, wenn die Wolke bis nach dem Abstellen des Motors auf die Mondoberfläche auftrifft, was für zukünftige Mond- und Mars-Fahrzeugkonstruktionen von entscheidender Bedeutung ist, sagte sie.
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