På Apollo 15 kunne besætningsmedlemmer ikke se, at de faldt ned på kanten af et bredt krater. Efter at have lukket motoren gungede månemodulet bagud ca. 11 grader ned i krateret, indtil den bageste fodpude kom i kontakt med jorden. Den forreste fodpude var derefter væk fra jorden, uden vægt. Denne 11-graders hældning var tæt på designgrænserne for månemodulet.
(Billede: © NASA)
Undersøgelseshold er gået tilbage for at se på Apollo-månelanding data for at vurdere, hvor meget måneterræn blev skubbet ud i rummet.
Apollo-landskabets besætninger blev ikke kun tåget af det blæst støv, gør touchdowns besværligt, men betydelige mængder af sten og snavs blev også sendt flyvende under de raketdrevne landinger.
NASA sigter mod at sætte astronauter på månen igen inden 2024, så hvad skal man gøre ved støvproblemet? Forskere forsøger at udtænke de løsninger, der ser ud til at være nødvendige, hvis rejser til månen er at blive rutine.
Apollo-minder
For det første er der adskillige historiske beretninger om sikre berøringer af mennesker på månen, startende med det meget første Apollo-månelanding, i juli 1969. Da Neil Armstrong, øverstbefalende for Eagle-månemodulet, afspejlet i en teknisk debrief, ”ved noget under 100 fod, begyndte vi at få et gennemsigtigt lag med bevægeligt støv, der skjulte synligheden lidt. Da vi blev lavere, fortsatte synligheden at minimere."
Tilsvarende på Apollo 12, Pete Conrad løb ind i så meget støv, at han blev blindet, da han gjorde sin sidste nedstigning til overfladen. Senere fortalte han, at "støvet gik så vidt jeg kunne se i enhver retning og udslettede kratere og noget andet ... Jeg kunne ikke fortælle, hvad der var under mig. Jeg vidste, jeg var i et generelt godt område, og jeg ville bare er nødt til at bite kuglen og lande, fordi jeg ikke kunne se, om der var et krater dernede eller ej. "
Flere efterfølgende Apollo-landskommandanter bemærkede lignende bekymringer.
At gøre for en dårlig dag
NASA håber at anvende lektioner fra Apollo-æraen til fremtidige månemissioner.
"For at parafrasere et gammelt bromid er dem, der glemmer fortiden, dømt til at lande som det," sagde Chirold Epp, projektleder for den autonome landing og fareundgåelsesteknologi ved NASAs Johnson Space Center i Houston.
”Efter at have set på Apollo-landingerne er jeg nået til to konklusioner: Én, disse besætninger gjorde et godt stykke arbejde. To, data fra flere af landingerne understøtter ideen om, at vi skal give fremtidige månelandere mere information for at øge sandsynligheden for missionssucces, ”tilføjede Epp.
Epp sagde, at hvis et månemodul kom til at hvile i en vinkel ud over 12 grader, ville astronauterne muligvis ikke være i stand til at starte sig selv fra overfladen. ”Så hvis et besætning landede på en bakke eller med en fodpude eller to på en stor klippe eller i et krater, kunne det gøre en dårlig dag,” sagde han.
Raketudstødningens fysik
"Månen er et lavt tyngdekraft og luftløst krop, der får virkningerne på raketfløjen meget anderledes end hvad vi oplever på Jorden, ”sagde Philip Metzger, en planetvidenskabsmand ved Florida Space Institute ved University of Central Florida (UCF) i Orlando.
"På Jorden rejser klipper længst, mens støv stoppes kun en kort afstand af trækket fra Jordens atmosfære," fortalte Metzger til Space.com. "På månen er det nøjagtigt modsat, med støvet går hurtigst og længst. Støvet kan forårsage alvorlige skader på materialernes overflader, hvis vi lander for tæt på anden hardware på eller kredser om månen."
Lunar Lander-motorudstødning blæser støv, jord, grus og klipper med høj hastighed og vil beskadige de omkringliggende hardware - såsom månepositioner, minedrift eller historiske steder - medmindre ejecta er ordentligt afbødet, sagde Metzger.
I løbet af de sidste 20 år har forskere udviklet et sammenhængende billede af fysikken i raketudstødning, der sprænger månen jord, "men der findes betydelige huller," sagde Metzger. "Ingen aktuel tilgængelig modelleringsmetode kan fuldt ud forudsige virkningerne. Dog forstås det grundlæggende godt nok til at begynde at designe modforanstaltninger."
Ønskes: lancering af puder
Metzger og andre teammedlemmer ved UCFs Center for Lunar and Asteroid Surface Science (CLASS) siger, at der er behov for landingspuder til missioner, der gentagne gange besøger en månens forpost.
For månelandinger har KLASSE-undersøgelse vist, at sandblæsningen, der vil finde sted ved en månepost, er uacceptabel, da den i overdreven grad nedbryder optik, solceller, termiske kontrolflader og bevægelige samlinger på mekanismer. Virkningerne af at sprænge sten kan også ødelægge hardware.
Florida Space Institute forskere undersøger metoder til at mindske virkningen af disse sprængninger, såsom sintring af månens regolit. De ser også på robotik til bulldosering og bygning af berms samt overvejelse af brugen af grus eller pavers. Og de arrangerer en række robotkonkurrencer til teknologier for landingsplade i forbindelse med maskinlæringsfirmaer for yderligere at fremme de nødvendige robotikfunktioner.
"NASA tager de potentielle ejekta-problemer, der er forbundet med interaktion med raketmotorens plumeoverflade, meget alvorligt," sagde Robert Mueller, seniorteknolog og hovedundersøger i efterforskningssystemer og -udviklingskontor ved NASAs Kennedy Space Center i Florida.
Det er med god grund, sagde Mueller; fremtidige menneskelige landere vil have flere problemer med blæseeffekter end Apollo-landere på grund af højere motorkraft. NASA-forskere udvikler også koncepter til månelanding og lanceringsplader til besætningslandere.
Rumorganet tager i øjeblikket skridt til at evaluere de potentielle effekter i et månevakuum-miljø, fortalte Mueller til Space.com med nye computermodelleringskoder, der er under udvikling gennem NASAs programmer til små virksomheder, innovationsforskning og teknologi til overførsel af små virksomheder.
Fanget på kameraet
Der har ikke været nogen samordnet indsats for at afbøde problemet med månestøv, nogensinde, sagde Michelle Munk, indgangs-, afstamnings- og landingssystemets kapacitet føring ved NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia. "Vi har en 'produktionskode' til at forudsige, hvad der vil ske - men den er ikke valideret med data, så vi ved virkelig ikke, hvor gode forudsigelserne er."
Munk sagde, at det er især udfordrende at køre en realistisk jordtest for månemiljøet, hvilket ville give gode "sandhedsdata". NASAs direktorat for rumteknologimission startede for nylig et projekt, der har både jordtestning og computermodelleringskomponenter.
Derudover er Munk den vigtigste efterforsker for fire stereokameraer, der vil blive transporteret om bord på Intuitive Machines 'Nova-C-månelander, som planlægges lanceret i 2021 på en SpaceX Falcon 9-raket under NASAs Commercial Lunar Payload Services-program. Nyttelasten kaldes stereokameraer til Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS).
SCALPSS udvikles på NASA Langley og udnytter kamerateknologi, der bruges på agenturets Mars 2020 rover Perseverance, Sagde Munk. Kameraklyngen vil fange video- og stillbilledsdata af landerens skum, da plommen begynder at påvirke månens overflade indtil efter motorstop, hvilket er kritisk for fremtidens månens og Mars-køretøjsdesign, sagde hun.
- Månestøv kan være et problem for fremtidige måneudforskere
- NASAs 17 Apollo-månemissioner i billeder
- Moon rush: NASA ønsker, at kommercielle måneforsyningstjenester skal starte i år
