Lądowniki księżycowe mogą eksplodować natychmiast, odkładając lądowiska, gdy dotrą do księżyca

Eksploracja kosmosu wymaga wszelkiego rodzaju ciekawych rozwiązań złożonych problemów. Istnieje oddział NASA Zaprojektowany, aby wspierać innowatorów próbujących rozwiązać te problemy – Institute for Advanced Concepts (NIAC). Czasami rozdzielają dotacje na wartościowe projekty, które próbują sprostać niektórym z tych wyzwań. Wyniki jednego z tych grantów są już na miejscu i są intrygujące. Zespół z Masten Space Systems, przy wsparciu Honeybee Robotics, Texas A&M i University of Central Florida, wymyślił sposób, w jaki lądownik księżycowy może umieścić swoje lądowisko w drodze do lądowania.

Pył księżycowy to poważny problem dla każdego lądownika z napędem na powierzchni. Odbijające się rakiety potrzebne do miękkiego lądowania na powierzchni Księżyca wystrzeliwałyby w powietrze pył i skały, potencjalnie uszkadzając sam łazik lub otaczającą go ludzką infrastrukturę. Platforma do lądowania zmniejszy wpływ tego pyłu i zapewni bardziej stabilne miejsce do samego lądowania.

Diagram przedstawiający różnicę między osiadaniem z systemem sedymentacyjnym lub bez. Źródło: Masten Space Systems

Ale budowa platformy do lądowania w tradycyjny sposób byłaby bardzo kosztowna. Aktualne szacunki szacują koszt budowy lądownika księżycowego przy użyciu konwencjonalnych materiałów na około 120 milionów dolarów. Każde takie zadanie ma również problem z kurczakiem i jajkiem. Jak na początek zdobyć materiały potrzebne do budowy lądowiska, jeśli nie ma lądowiska?

Technologia opracowana przez Masten jest innowacyjnym rozwiązaniem obu tych problemów. Umieszczenie lądowiska podczas lądowania pozwoli astronautom umieścić lądowisko na miejscu, zanim dotknie ono znajdującego się tam statku kosmicznego. Instalacja kosztowałaby również znacznie mniej, ponieważ wszystko, co było potrzebne, to stosunkowo prosty dodatek do wydechu pocisku, który był już wystrzeliwany na powierzchnię.

Schemat przedstawiający działanie całego systemu wtryskiwacza cząstek stałych FAST. Źródło: Masten Space Systems

Ogólna idea Mastena jest dość łatwa do zrozumienia. Dodanie stałych granulek do wydechu rakiety pozwoli na częściowe upłynnienie tego materiału i wytrącenie go w obszarze wybuchu spalin, co może spowodować jego zestalenie do punktu, w którym pył przestanie być czynnikiem, ponieważ jest zamknięty w stałej skorupie zewnętrznej. Masten pomyślał, że w tym celu może znaleźć odpowiedni materiał do dodania do układu wydechowego rakiety.

Powodzenie lub niepowodzenie będzie wynikać z fizycznych właściwości dodanych granulek. Żaden dodatek o dużej tolerancji na ciepło nie rozpuści się odpowiednio w spalinach rakiety, w zasadzie bombardując powierzchnię małymi pociskami. Z drugiej strony, każdy dodatek o bardzo małej tolerancji na ciepło może zostać całkowicie stopiony przez spaliny rakiety i odparowany, stając się bezużyteczną chmurą.

Przykład tego, ile pyłu można kopnąć nawet w ziemię podczas próbnego startu jednej z rakiet Masten. Źródło: Masten Space Systems

Aby znaleźć idealną równowagę, Masten opracował dwupoziomowy system, ze stosunkowo dużymi (0,5 mm) cząstkami tlenku glinu użytymi do stworzenia 1 mm podłoża powierzchni Księżyca połączonego z tlenkiem glinu. Następnie, gdy sonda zbliży się do podłoża, dodatek zamieni się w cząsteczkę tlenku glinu o średnicy 0,024 mm, która wytrąci się z prędkością 650 m/s na podłożu i utworzy lądowisko o średnicy 6 m, które stygnie w 2,5 sekundy.

To wszystko brzmi jak świetny pomysł, ale wciąż jest w powijakach. Podobnie jak wiele dotacji federalnych, dotacja NIAC koncentruje się na rozwijaniu idei tej zdeponowanej platformy do lądowania jako podejścia etapowego. Większość pierwszego etapu, właśnie zakończonego, koncentrowała się na udowodnieniu, że pomysł jest możliwy, w co wierzy Masten.

Przykład uderzeń płyt z tlenku glinu, podobnych do tych, które osadzałyby się na Księżycu w całkowicie rozszerzającym się układzie. Po prawej stronie widoczny jest obraz w podczerwieni wydechu pocisku. Źródło: Masten Space Systems

To, co ma sens, nie jest funkcjonalnie takie samo, ale właśnie to ma wspierać granty NIAC – dzikie idee, które mogą fundamentalnie zmienić niektóre aspekty eksploracji kosmosu. Jeśli Masten jest poprawny, a podejście jest wykonalne i można je powiększyć, lądowiska mogą być widoczne na całej powierzchni Księżyca. W końcu to koniec Mars Ponadto.