Sur Apollo 15, les membres d'équipage ne pouvaient pas voir qu'ils descendaient sur le bord d'un large cratère. Après avoir coupé le moteur, le module lunaire a basculé vers l'arrière d'environ 11 degrés dans le cratère jusqu'à ce que le cale-pied arrière touche le sol. Le coussinet avant était alors décollé du sol, sans aucun poids. Cette inclinaison de 11 degrés était proche des limites de conception du module lunaire.
(Image: © NASA)
Les équipes d'étude sont retournées pour examiner Atterrissage lunaire d'Apollo des données pour évaluer la quantité de terrain lunaire éjectée dans l'espace.
Non seulement les équipages d'atterrissage d'Apollo se sont embués par la poussière soufflée, rendre les touchés difficiles, mais des quantités importantes de roches et de débris ont également été envoyées voler pendant les atterrissages propulsés par des fusées.
La NASA vise à remettre des astronautes sur la lune d'ici 2024, alors que faire du problème de la poussière? Les scientifiques tentent de trouver les solutions de contournement qui semblent nécessaires si voyager sur la lune est de devenir une routine.
Souvenirs d'Apollo
Premièrement, il existe plusieurs récits historiques concernant les atterrissages en toute sécurité d’humains sur la Lune, à commencer premier atterrissage lunaire d'Apollo, en juillet 1969. Comme Neil Armstrong, commandant du module lunaire Eagle, l'a reflété dans un débriefing technique, "à quelque chose à moins de 100 pieds, nous commencions à obtenir une feuille transparente de poussière en mouvement qui obscurcissait un peu la visibilité. Alors que nous nous abaissions, la visibilité continuait diminuer."
De même, le Apollo 12, Pete Conrad a rencontré tellement de poussière qu'il a été aveuglé lors de sa dernière descente à la surface. Il a raconté plus tard que "la poussière allait aussi loin que je pouvais voir dans n'importe quelle direction et des cratères complètement oblitérés et tout le reste ... Je ne pouvais pas dire ce qui était en dessous de moi. Je savais que j'étais dans une zone généralement bonne et j'allais juste je dois mordre la balle et atterrir, car je ne pouvais pas dire s'il y avait un cratère là-bas ou non. "
Plusieurs commandants de débarquement d'Apollo ont noté des préoccupations similaires.
Faire une mauvaise journée
La NASA espère appliquer les leçons de l'ère Apollo aux futures missions lunaires.
"Pour paraphraser un vieux bromure, ceux qui oublient le passé sont condamnés à atterrir comme ça", a déclaré Chirold Epp, chef de projet pour la technologie d'atterrissage autonome et d'évitement des dangers au Johnson Space Center de la NASA à Houston.
"Après avoir examiné les atterrissages d'Apollo, je suis arrivé à deux conclusions: premièrement, ces équipages ont fait un excellent travail. Deuxièmement, les données de plusieurs des débarquements soutiennent l'idée que nous devons donner futurs atterrisseurs lunaires plus d'informations pour augmenter la probabilité de réussite de la mission ", a ajouté Epp.
Epp a déclaré que si un module lunaire venait à se poser à un angle supérieur à 12 degrés, les astronautes pourraient ne pas être en mesure de se lancer à la surface. "Donc, si un équipage atterrit sur une colline ou avec un ou deux coussinets sur un gros rocher ou dans un cratère, cela pourrait faire une mauvaise journée", a-t-il déclaré.
Physique de l'échappement des fusées
"La lune est un corps sans gravité et sans air, ce qui rend les effets du panache de la fusée très différents de ceux que nous connaissons sur Terre ", a déclaré Philip Metzger, scientifique planétaire au Florida Space Institute de l'Université de Floride centrale (UCF) à Orlando.
"Sur Terre, les roches voyagent le plus loin, tandis que la poussière est arrêtée à une courte distance par la traînée de l'atmosphère terrestre", a déclaré Metzger à Space.com. "Sur la lune, c'est exactement le contraire, avec la poussière qui va le plus vite et le plus loin. La poussière peut endommager gravement les surfaces des matériaux si nous atterrissons trop près d'un autre matériel sur ou en orbite autour de la lune."
L'échappement du moteur de l'atterrisseur lunaire souffle la poussière, le sol, le gravier et les roches à grande vitesse et endommagera le matériel environnant - tels que les avant-postes lunaires, les opérations minières ou les sites historiques - à moins que les éjectas ne soient correctement atténués, a déclaré Metzger.
Au cours des 20 dernières années, les chercheurs ont développé une image cohérente de la physique de l'échappement des fusées soufflant dans le sol lunaire, "mais des lacunes importantes existent", a déclaré Metzger. "Aucune méthode de modélisation actuellement disponible ne peut prédire pleinement les effets. Cependant, les bases sont suffisamment bien comprises pour commencer à concevoir des contre-mesures."
Recherché: rampes de lancement
Metzger et d'autres membres de l'équipe du Center for Lunar and Asteroid Surface Science (CLASS) de l'UCF affirment que des atterrissages sont nécessaires pour les missions qui visitent à plusieurs reprises un avant-poste lunaire.
Pour les atterrissages lunaires, la recherche CLASS a montré que le sablage qui se produira à un avant-poste lunaire est inacceptable, car il dégraderait excessivement l'optique, les cellules solaires, les surfaces de contrôle thermique et les articulations mobiles des mécanismes. Les impacts du soufflage de roches pourraient également briser le matériel.
Les chercheurs du Florida Space Institute étudient des méthodes pour atténuer les effets de ces explosions, comme le frittage du régolithe lunaire. Ils étudient également la robotique pour le bulldozer et la construction de bermes, ainsi que l'utilisation de gravier ou de pavés. Et ils organisent une série de compétitions de robotique pour les technologies de construction de plates-formes d'atterrissage en collaboration avec des entreprises d'apprentissage automatique afin de faire progresser les capacités de robotique nécessaires.
"La NASA prend très au sérieux les problèmes d'éjecta potentiels associés à l'interaction de la surface du panache du moteur de fusée", a déclaré Robert Mueller, technologue principal et chercheur principal au sein du Bureau des systèmes d'exploration et de développement du Kennedy Space Center de la NASA en Floride.
C'est pour une bonne raison, a déclaré Mueller; les futurs atterrisseurs humains auront plus de problèmes d'effets de panache que les atterrisseurs Apollo en raison de la poussée plus élevée du moteur. Les chercheurs de la NASA développent également des concepts d'atterrissage lunaire et des rampes de lancement pour les atterrisseurs en équipage.
L'agence spatiale prend actuellement des mesures pour évaluer les effets potentiels dans un environnement de vide lunaire, a déclaré Mueller à Space.com, avec de nouveaux codes de modélisation informatique en cours de développement dans le cadre des programmes de recherche sur l'innovation et de transfert de technologie des petites entreprises de la NASA.
Pris en photo
Il n'y a jamais eu d'efforts concertés pour atténuer le problème de la poussière lunaire, a déclaré Michelle Munk, responsable des capacités du système d'entrée, de descente et d'atterrissage au Langley Research Center de la NASA à Hampton, en Virginie. "Nous avons un code de" production "pour prédire ce qui se passera - mais il n'est pas validé avec des données, donc nous ne savons vraiment pas à quel point les prévisions sont bonnes."
Munk a déclaré qu'il était particulièrement difficile d'exécuter un test au sol réaliste pour l'environnement lunaire, qui fournirait de bonnes données de «vérité». La Direction de la mission des technologies spatiales de la NASA a récemment lancé un projet qui comprend à la fois des tests au sol et des composants de modélisation informatique.
De plus, Munk est le chercheur principal de quatre caméras stéréo qui seront embarquées à bord de l'atterrisseur lunaire Nova-C d'Intuitive Machines, qui devrait être lancé en 2021 sur une fusée SpaceX Falcon 9 dans le cadre du programme Commercial Lunar Payload Services de la NASA. La charge utile est appelée caméras stéréo pour les études lunaires de panache de surface (SCALPSS).
SCALPSS est en cours de développement à la NASA Langley et exploite la technologie de caméra utilisée sur les Mars 2020 rover Persévérance, Dit Munk. Le groupe de caméras capturera des données vidéo et des images fixes du panache de l'atterrisseur lorsque le panache commencera à avoir un impact sur la surface lunaire jusqu'à l'arrêt du moteur, ce qui est essentiel pour les futures conceptions de véhicules lunaires et martiens, a-t-elle déclaré.
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