Kaip NASA tiria mėnulio dulkes prieš ilgalaikę gyvybę

Įsivaizduokite pilką stulpą kylantį, kai nusileidimo modulis įsitvirtina mėnulio dirvoje, dulkėms išsiveržiant, optikai apakintai ir smulkiems akmenėliams skriejant kaip konfeti. Būtent tą netvarkingą, pavojingą akimirką NASA nori ištirti prieš pradėdama siųsti žmones gyventi Mėnulyje mėnesių trukme.

Birželio 30 d. NASA perdavė beveik 600 milijonų JAV dolerių trims komerciniams partneriams, Astrobotic, Firefly Aerospace ir Intuitive Machines, kad jie įvykdytų keturias CLPS (Commercial Lunar Payload Services) misijas, numatytas vėlyvame 2028 m. Tai nėra vienkartinės stotys. Tai kitas žingsnis kuriant bandymų lauką, kur inžinieriai, mokslininkai ir privačios įmonės mokysis patikimai veikti kitame pasaulyje.

Astrobotic įvykdys dvi misijas, gavusi 297,9 mln. USD finansavimą. Firefly gavo 144,2 mln. USD už vieną pristatymą, o Intuitive Machines gavo 148,3 mln. USD už ketvirtą skrydį. Kiekviena kompanija naudos atnaujintas jau atliktų nusileidimų modulių versijas, greitesnes iteracijas, pritaikytas pamokas ir sumažintas rizikas.

Kodėl kartoti skrydžius su panašia įranga? Todėl, kad pasikartojimas paverčia paslaptį duomenimis. Kiekvienas iš keturių nusileidimo modulių veš tas pačias tris NASA mokslines priemones į skirtingas mėnulio vietas: stereo kamerų kompleksą, stebėsiantį, kaip variklių srautai iššveičia paviršių; pasyvų lazerinį retroreflektorių masyvą kaip tikslius vietos žymeklius; ir kompaktišką radiacijos spektrometrą, matuojantį kosminę aplinką, kurioje kada nors gyvens ir dirbs astronautai.

Mėnulio dulkių paviršiaus tyrimams skirtas stereo fotografinis aparatas (SCALPSS) naudoja keturias sinchronizuotas „akis“ ir stereo fotogrametriją, kad sukurtų trimačius vaizdus, kaip išmetimai sąveikauja su regolitu. Bus stebimos skirtingų variklių galia, degalų tipai ir nusileidimo nuolydžiai. Tikslas paprastas: numatyti, kur keliauja dulkės, kad gyvenamosios struktūros, saulės baterijų masyvai ir kritinė įranga nebūtų palaidotos ar pažeistos atvykstančių kaimynų.

Lazerinis retroreflektorių masyvas (LRA) yra kone žavus savo paprastumu. Sausainio dydžio ir pasyvus, kiekvienas modulis talpina aštuonis kvarcinius kampinius kubinius prizmėlius kupole. Energijos nereikia. Orbitiniai aparatai ir nusileidimo moduliai gali atspindėti lazerio spindulius nuo šių reflektorių, pagerindami navigaciją ir tiksliai nustatydami vietas visame paviršiuje, galvokite apie juos kaip apie nuolatinius Mėnulio geodezinius ženklus.

Radiacija yra dar vienas faktorius, kurio neįmanoma ignoruoti. Linearinio energijos perdavimo spektrometras (LETS) yra mažas silicio detektorius, kuris nustato atvykstančių dalelių energiją ir tipą. Skirtingi priėjimo kampai ir paviršiaus taškai fiksuoja skirtingas radiacijos sąlygas. Šie matavimai naudojami kuriant apsaugas, eksploatacijos grafikus ir rizikos vertinimus žmonėms, kurie ateityje vyks ten gyventi.

Plane yra ne tik instrumentai. NASA šiuo metu planuoja 17 paviršinių pristatymų su keliais komerciniais partneriais ir rengia papildomas užklausas: PROMISE poliarinio roverio koncepciją, įkvėptą Marso roverių; nusileidimo modulius, kurie išbandytų energijos ir avionicės sistemas; optinį vaizdo imtuvą Pietų poliui; netgi pasiūlymus mėnulio ryšio ir navigacijos relės konstelacijai.

„Mes kuriame bandymų lauką Mėnulio bazės operacijoms“, paaiškino Ryan Stephan, laikinai einantis NASA krovininių nusileidimo modulių direktoriaus pareigas Mėnulio bazės projekte: greitesnis užsakymų vykdymas, daugiau startų ir spartesni mokymosi ciklai. Logika aiški. Praktika daugelyje misijų sumažina netikėtumus pilotuojamuose skrydžiuose.

Siųsdami identiškas, skrydžių patikrintas naudingąsias apkrovas į kelias vietas, sukursime aplinkos ir navigacijos duomenų tinklą, esminį tvariam žmonių buvimui Mėnulyje.

Galvokite apie tai kaip apie meteorologines stotis, išsibarsčiusias po naują žemyną. Dulkių elgsena, radiacijos lygiai ir tikslūs vietos žymekliai padės planuotojams nuspręsti, kur statyti buveines, kaip suprojektuoti nusileidimo koridorius ir kada saugu siųsti astronautus toliau už trumpų misijų ribų.

Šios komercinės misijos yra tiek mokslinės, tiek infrastruktūrinės. Jos įgyvendina tiesioginius tyrimų tikslus tuo pačiu kuriant pagrindines paslaugas, pavyzdžiui navigacijos švyturius, aplinkos jutiklius ir išbandytą logistiką, kuria ateityje remsis tyrinėtojai, verslininkai ir mokslininkai. Mėnulis tampa dirbtuvėmis, kur klaida yra mokymasis, o iteracija — vertybė.

Stebėti, kaip nusileidžia pirmoji mėnulio dulkių dulksna, yra tam tikras jaudulys. Ji pasakoja apie inžineriją, riziką ir žmonių užsispyrimą stiebtis tolyn. Kitas stulpas, kurį ištirs NASA, gali padėti užtikrinti, kad vėlesni stulpai nepaliktų įstrigusių pionierių, kurie vadins Mėnulį savo namais.