No Apollo 15, os tripulantes não podiam ver que estavam descendo na borda de uma ampla cratera. Depois de desligar o motor, o módulo lunar recuou cerca de 11 graus na cratera até que o pedal traseiro contatasse o chão. O footpad dianteiro estava então fora do chão, sem peso. Essa inclinação de 11 graus estava próxima dos limites de design do módulo lunar.
(Imagem: © NASA)
As equipes de estudo voltaram a olhar para Aterragem lunar Apollo dados para avaliar quanto terreno da lua foi ejetado no espaço.
As equipes de pouso da Apollo não só foram embaçadas pela poeira soprada, tornando os touchdowns problemáticos, mas quantidades substanciais de rochas e detritos também foram enviadas voando durante os desembarques movidos a foguetes.
A NASA pretende colocar os astronautas na Lua novamente em 2024, então o que fazer com o problema da poeira? Os cientistas estão tentando criar as soluções alternativas que parecem necessárias se viajando para a lua é tornar-se rotina.
Memórias Apollo
Primeiro, existem vários relatos históricos sobre aterrissagens seguras de seres humanos na Lua, começando com o próprio primeiro pouso lunar da Apollo, em julho de 1969. Como Neil Armstrong, comandante do módulo lunar Eagle, refletiu em um relatório técnico ", a algo a menos de 30 metros, estávamos começando a receber uma folha transparente de poeira em movimento que obscurecia um pouco a visibilidade. À medida que diminuímos, a visibilidade continuou. diminuir."
Da mesma forma, em Apollo 12Pete Conrad ficou com tanta poeira que ficou cego ao fazer sua última descida à superfície. Mais tarde, ele contou que "a poeira foi tão longe quanto eu podia ver em qualquer direção e crateras completamente obliteradas e qualquer outra coisa ... eu não sabia dizer o que havia debaixo de mim. Eu sabia que estava em uma área geralmente boa e só iria tenho que morder a bala e pousar, porque eu não sabia dizer se havia uma cratera lá embaixo ou não. "
Vários comandantes de desembarque da Apollo observaram preocupações semelhantes.
Fazendo para um dia ruim
A NASA espera aplicar as lições da era Apollo em futuras missões lunares.
"Parafraseando um brometo antigo, aqueles que esquecem o passado estão condenados a aterrissar como ele", disse Chirold Epp, gerente de projeto da Tecnologia de Desembarque Autônomo e Aterragem no Johnson Space Center da NASA, em Houston.
"Tendo analisado os desembarques da Apollo, cheguei a duas conclusões: uma, essas tripulações fizeram um ótimo trabalho. Duas, dados de várias dessas aterragens apóiam a idéia que devemos dar futuros pousadores da lua mais informações para aumentar a probabilidade de sucesso da missão ", acrescentou Epp.
Epp disse que, se um módulo lunar pousar em um ângulo acima de 12 graus, os astronautas podem não ser capazes de se lançar da superfície. "Então, se uma equipe pousasse em uma colina ou com um ou dois pés em uma rocha grande ou em uma cratera, isso poderia ser um dia ruim", disse ele.
Física da exaustão de foguetes
"A lua é um corpo de baixa gravidade e sem ar, que faz com que os efeitos do foguete sejam muito diferentes dos que experimentamos na Terra ", disse Philip Metzger, cientista planetário do Instituto Espacial da Flórida na Universidade da Flórida Central (UCF) em Orlando.
"Na Terra, as rochas viajam mais longe, enquanto a poeira é parada a uma curta distância pelo arrasto da atmosfera da Terra", disse Metzger ao Space.com. "Na lua, é exatamente o oposto, com a poeira indo mais rápido e mais longe. A poeira pode causar sérios danos às superfícies dos materiais se pousarmos muito perto de outro hardware ou orbitar a lua".
A exaustão do motor de aterrissagem lunar sopra poeira, solo, cascalho e rochas em alta velocidade e danifica o hardware ao redor - como postos avançados lunares, operações de mineração ou locais históricos - a menos que os ejetos sejam adequadamente mitigados, disse Metzger.
Nos últimos 20 anos, os pesquisadores desenvolveram uma imagem consistente da física da exaustão de foguetes que sopra no solo lunar ", mas existem lacunas significativas", disse Metzger. "Nenhum método de modelagem atualmente disponível pode prever completamente os efeitos. No entanto, os conceitos básicos são bem compreendidos o suficiente para começar a projetar contramedidas".
Procura-se: plataformas de lançamento
Metzger e outros membros da equipe do Centro de Ciências da Superfície Lunar e Asteróide (CLASS) da UCF dizem que são necessárias plataformas de pouso para missões que visitam repetidamente um posto avançado lunar.
Para pousos lunares, a pesquisa da CLASS mostrou que o jateamento de areia que ocorrerá em um posto lunar é inaceitável, pois degradará excessivamente a ótica, as células solares, as superfícies de controle térmico e as articulações em movimento dos mecanismos. Impactos de rochas sopradas também podem quebrar o hardware.
Os pesquisadores do Instituto Espacial da Flórida estão investigando métodos para mitigar os efeitos dessas explosões, como o regolito lunar sinterizado. Eles também estão estudando a robótica para escavadeiras e construção de bermas, além de considerar o uso de cascalho ou pavimentação. E eles estão organizando uma série de competições de robótica para tecnologias de construção de plataforma de pouso em conjunto com empresas de aprendizado de máquina para aprimorar ainda mais os recursos robóticos necessários.
"A NASA leva muito a sério os possíveis problemas de ejeção associados à interação da superfície das plumas dos motores de foguetes", disse Robert Mueller, tecnólogo sênior e pesquisador principal no Escritório de Desenvolvimento e Sistemas de Exploração do Kennedy Space Center da NASA, na Flórida.
É por uma boa razão, disse Mueller; os futuros pousadores humanos terão mais problemas com os efeitos das plumas do que os pousos da Apollo, devido ao maior impulso do motor. Os pesquisadores da NASA estão desenvolvendo conceitos para pouso lunar e plataformas de lançamento para pousos tripulados também.
A agência espacial está atualmente tomando medidas para avaliar os efeitos potenciais em um ambiente de vácuo lunar, disse Mueller à Space.com, com novos códigos de modelagem de computador que estão sendo desenvolvidos pelos programas de Pesquisa em Inovação para Pequenas Empresas e Transferência de Tecnologia para Pequenas Empresas da NASA.
Pego na camera
Nunca houve nenhum esforço conjunto para mitigar o problema da poeira lunar, disse Michelle Munk, líder do sistema de entrada, descida e aterrissagem no Centro de Pesquisa Langley da NASA em Hampton, Virgínia. "Temos um código de 'produção' para prever o que acontecerá - mas ele não é validado com dados, portanto, não sabemos realmente quão boas são as previsões".
Munk disse que é especialmente desafiador executar um teste realista do ambiente lunar, que forneça bons dados de "verdade". A Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial da NASA iniciou recentemente um projeto que possui componentes de teste de solo e de modelagem computacional.
Além disso, Munk é o principal investigador de quatro câmeras estéreo que serão transportadas a bordo do módulo de aterrissagem lunar Nova-C da Intuitive Machines, que está programado para ser lançado em 2021 em um foguete SpaceX Falcon 9 no programa Serviços de Carga Lunar Comercial da NASA. A carga útil é chamada de câmeras estéreo para estudos lunares de superfície de plumas (SCALPSS).
O SCALPSS está sendo desenvolvido na NASA Langley e aproveita a tecnologia de câmera usada nas Perseverança Mars 2020 roverDisse Munk. O grupo de câmeras capturará dados de vídeo e imagem fixa da pluma do aterrissador quando a pluma começar a impactar a superfície lunar até o desligamento do motor, o que é crítico para futuros projetos lunares e de veículos em Marte, disse ela.
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