En el Apolo 15, los miembros de la tripulación no podían ver que estaban descendiendo al borde de un amplio cráter. Después de apagar el motor, el módulo lunar se balanceó hacia atrás unos 11 grados en el cráter hasta que la almohadilla de la parte posterior del pie entró en contacto con el suelo. El reposapiés delantero se levantó del suelo, sin soportar peso. Esta inclinación de 11 grados estaba cerca de los límites de diseño para el módulo lunar.
(Imagen: © NASA)
Los equipos de estudio han vuelto a mirar Apolo aterrizaje lunar datos para evaluar cuánto terreno lunar fue expulsado al espacio.
No solo los equipos de aterrizaje del Apolo se empañaron con el polvo soplado, haciendo problemáticos los touchdowns, pero también se enviaron grandes cantidades de rocas y escombros durante los aterrizajes propulsados por cohetes.
La NASA tiene como objetivo poner a los astronautas en la luna nuevamente para 2024, entonces, ¿qué hacer con el problema del polvo? Los científicos están tratando de idear las soluciones que parecen necesarias si viajando a la luna es convertirse en rutina
Apolo recuerdos
Primero, hay varios relatos históricos sobre el contacto seguro de humanos en la luna, comenzando con el mismo primer aterrizaje lunar del Apolo, en julio de 1969. Como Neil Armstrong, comandante del módulo lunar Eagle, reflejó en un informe técnico, "a algo menos de 100 pies, estábamos comenzando a obtener una lámina transparente de polvo en movimiento que oscurecía un poco la visibilidad. A medida que bajábamos, la visibilidad continuó disminuir."
Del mismo modo, en Apolo 12Pete Conrad se topó con tanto polvo que quedó cegado cuando hizo su último descenso a la superficie. Más tarde relató que "el polvo llegó tan lejos como pude ver en cualquier dirección y borró completamente los cráteres y cualquier otra cosa ... No podía decir lo que había debajo de mí. Sabía que estaba en un área generalmente buena y solo iba a tengo que morder la bala y aterrizar, porque no podía decir si había un cráter allí o no ".
Varios comandantes de aterrizaje del Apolo de seguimiento observaron preocupaciones similares.
Haciendo un mal día
La NASA espera aplicar las lecciones de la era Apolo a futuras misiones lunares.
"Parafraseando un viejo bromuro, aquellos que olvidan el pasado están condenados a aterrizar así", dijo Chirold Epp, gerente de proyecto de la Tecnología de Evitación de Aterrizaje y Peligro Autónomo en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston.
"Tras observar los aterrizajes del Apolo, he llegado a dos conclusiones: una, esas tripulaciones hicieron un gran trabajo. Dos, los datos de varios de los aterrizajes respaldan la idea de que debemos dar futuros alunizajes más información para aumentar la probabilidad de éxito de la misión ", agregó Epp.
Epp dijo que si un módulo lunar descansara en un ángulo más allá de los 12 grados, los astronautas podrían no ser capaces de lanzarse fuera de la superficie. "Entonces, si una tripulación aterrizó en una colina o con una almohadilla para los pies o dos en una roca grande o en un cráter, eso podría ser un mal día", dijo.
Física del escape de cohetes
"La luna es un cuerpo de baja gravedad y sin aire, lo que hace que los efectos del penacho de cohetes sean muy diferentes de lo que experimentamos en la Tierra ", dijo Philip Metzger, científico planetario del Instituto Espacial de Florida de la Universidad de Florida Central (UCF) en Orlando.
"En la Tierra, las rocas viajan más lejos, mientras que el polvo se detiene a poca distancia por la resistencia de la atmósfera de la Tierra", dijo Metzger a Space.com. "En la luna, es exactamente lo contrario, con el polvo yendo más rápido y más lejos. El polvo puede causar graves daños a las superficies de los materiales si aterrizamos demasiado cerca de otro hardware en la órbita de la luna".
El escape del motor del módulo de aterrizaje lunar sopla polvo, tierra, grava y rocas a alta velocidad y dañará el hardware circundante, como puestos avanzados lunares, operaciones mineras o sitios históricos, a menos que las eyecciones se mitiguen adecuadamente, dijo Metzger.
En los últimos 20 años, los investigadores han desarrollado una imagen consistente de la física del escape de cohetes que sopla el suelo lunar, "pero existen brechas significativas", dijo Metzger. "Ningún método de modelado disponible actualmente puede predecir completamente los efectos. Sin embargo, los conceptos básicos se entienden lo suficientemente bien como para comenzar a diseñar contramedidas".
Se busca: plataformas de lanzamiento
Metzger y otros miembros del equipo del Centro de Ciencias de la Superficie Lunar y Asteroides de la UCF (CLASS) dicen que se necesitan pistas de aterrizaje para las misiones que visitan repetidamente un puesto avanzado lunar.
Para los aterrizajes lunares, la investigación de CLASS ha demostrado que el arenado que se producirá en un puesto avanzado lunar es inaceptable, ya que degradará excesivamente la óptica, las células solares, las superficies de control térmico y las articulaciones móviles en los mecanismos. Los impactos de rocas que soplan también podrían romper el hardware.
Los investigadores del Instituto Espacial de Florida están investigando métodos para mitigar los efectos de estas explosiones, como la sinterización del regolito lunar. También están estudiando la robótica para la excavación y la construcción de bermas, y están considerando el uso de grava o adoquines. Y están organizando una serie de concursos de robótica para tecnologías de construcción de plataformas de aterrizaje en conjunto con empresas de aprendizaje automático para avanzar aún más en las capacidades de robótica necesarias.
"La NASA se toma muy en serio los posibles problemas de eyección asociados con la interacción de la superficie de la pluma del motor del cohete", dijo Robert Mueller, tecnólogo principal e investigador principal de la Oficina de Sistemas de Exploración y Desarrollo en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida.
Eso es por una buena razón, dijo Mueller; los futuros aterrizadores humanos tendrán más problemas con los efectos de la pluma que los aterrizadores Apollo debido al mayor empuje del motor. Los investigadores de la NASA también están desarrollando conceptos para aterrizaje lunar y plataformas de lanzamiento para aterrizadores tripulados.
La agencia espacial está tomando medidas para evaluar los posibles efectos en un entorno de vacío lunar, dijo Mueller a Space.com, con nuevos códigos de modelado por computadora que se han desarrollado a través de los programas de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas y Transferencia de Tecnología para Pequeñas Empresas de la NASA.
Captado por la camara
No ha habido ningún esfuerzo concertado para mitigar el problema del polvo lunar, dijo Michelle Munk, líder de la capacidad del sistema de entrada, descenso y aterrizaje en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia. "Tenemos un código de 'producción' para predecir lo que sucederá, pero no está validado con datos, por lo que realmente no sabemos qué tan buenas son las predicciones".
Munk dijo que es especialmente desafiante realizar una prueba de tierra realista para el entorno lunar, que proporcionaría buenos datos de "verdad". La Dirección de la Misión de Tecnología Espacial de la NASA recientemente comenzó un proyecto que tiene componentes tanto de pruebas en tierra como de modelos computacionales.
Además, Munk es el investigador principal de cuatro cámaras estéreo que se llevarán a bordo del módulo de aterrizaje lunar Nova-C de Intuitive Machines, que se lanzará en 2021 en un cohete SpaceX Falcon 9 bajo el programa Commercial Lunar Payload Services de la NASA. La carga útil se llama Cámaras estéreo para estudios lunares de superficie de plumas (SCALPSS).
SCALPSS se está desarrollando en la NASA Langley y aprovecha la tecnología de cámara utilizada en la agencia Perseverancia del rover Mars 2020, Dijo Munk. El grupo de cámaras capturará datos de video e imágenes fijas de la columna del módulo de aterrizaje a medida que la columna comienza a impactar la superficie lunar hasta después del apagado del motor, lo cual es crítico para futuros diseños de vehículos lunares y de Marte, dijo.
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