science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Maanlanders kunnen instant landingsplatforms spuiten als ze bij de maan aankomen

Artistieke weergave van een maanlander maakt gebruik van de FAST-landingsplatformdepositietechnologie. Krediet:Masten Space Systems

Ruimteverkenning vereist allerlei interessante oplossingen voor complexe problemen. Er is een afdeling van NASA die is ontworpen om de vernieuwers te ondersteunen die deze problemen proberen op te lossen:het Institute for Advanced Concepts (NIAC). Ze delen af ​​en toe subsidies uit aan waardevolle projecten die een aantal van deze uitdagingen proberen aan te pakken. De resultaten van een van die subsidies zijn nu binnen, en ze zijn intrigerend. Een team van Masten Space Systems, ondersteund door Honeybee Robotics, Texas A&M, en de Universiteit van Centraal Florida, bedacht een manier waarop een maanlander zijn eigen landingsplatform kon neerleggen op weg naar beneden.

Maanstof vormt een groot probleem voor alle aangedreven landers op het oppervlak. De retrograde raketten die nodig zijn om zacht op het oppervlak van de maan te landen, zullen ook stof stoten en de lucht in schieten, mogelijk de lander zelf of de omliggende menselijke infrastructuur beschadigen. Een landingsplatform zou de impact van dit stof verminderen en een stabielere plek bieden voor de landing zelf.

Maar het zou onbetaalbaar zijn om zo'n landingsplatform op de traditionele manier te bouwen. Volgens de huidige schattingen bedragen de kosten voor het bouwen van een maanlandingsplatform met traditionele materialen ongeveer $ 120 miljoen. Een dergelijke missie lijdt ook aan een kip-en-ei-probleem. Hoe de materialen te krijgen om het landingsplatform op zijn plaats te bouwen als er geen landingsplatform is, beginnen met?

De technologie die Masten heeft ontwikkeld is een ingenieuze oplossing voor beide problemen. Door een landingsplatform neer te zetten tijdens het afdalen, kunnen ruimtevaarders een landingsplatform op zijn plaats hebben voordat een ruimtevaartuig daar ooit landt. Het zou ook veel minder kosten om te installeren, omdat alles wat nodig is een relatief eenvoudige toevoeging is aan de raketuitlaat die al in het oppervlak wordt gestraald.

Grafische weergave van het verschil tussen landen met of zonder het depositiesysteem. Krediet:Masten Space Systems

Het algemene idee van Masten is eenvoudig genoeg te begrijpen. Door vaste pellets aan de raketuitlaat toe te voegen, kan dat materiaal gedeeltelijk vloeibaar worden en neerslaan op de ontploffingszone van de uitlaat, mogelijk verhardt tot een punt waar stof niet langer een factor is, omdat het is ingekapseld in een harde externe schaal. Masten geloofde dat het het juiste materiaal kon vinden om toe te voegen aan raketuitlaat om precies dat te doen.

Succes of mislukking zou neerkomen op de fysieke eigenschappen van de additiefpellets. Elk additief met te veel hittetolerantie zou niet goed smelten in de raketuitlaat, in wezen het oppervlak bombarderen met kleine kogels. Anderzijds, elk additief met te weinig hittetolerantie kan volledig worden gesmolten door de raketuitlaat en verdampen tot een nutteloze wolk.

Om de perfecte balans te vinden, Masten ontwikkelde een tweeledig systeem, met relatief grote (0,5 mm) aluminiumoxidedeeltjes die worden gebruikt om een ​​basislaag van 1 mm gesmolten maanoppervlak te creëren in combinatie met aluminiumoxide. Vervolgens, toen de lander dichter bij de basislaag kwam, het additief zou overschakelen naar een 0,024 mm aluminiumoxidedeeltje, die met een snelheid van 650 m/s op de basislaag zou neerslaan en een landingsplatform met een diameter van 6 m zou creëren dat in 2,5 seconden zou afkoelen.

  • Grafische weergave van het hele systeemproces van de FAST-deeltjesinjector. Krediet:Master Space Systems

  • Voorbeeld van hoeveel stof er zelfs op aarde kan worden opgestuwd als een van Masten's raketten wordt getest. Krediet:Masten Space Systems

  • Voorbeeld van de effecten van een aluminiumoxideplaat, vergelijkbaar met wat zou worden afgezet op het oppervlak van de maan in een volledig opgeschaald systeem. Rechts is een infraroodbeeld van de raketuitlaat te zien. Krediet:Masten Space Systems

Dat klinkt allemaal als een behoorlijk indrukwekkend idee, maar het is nog vroeg. Zoals veel federale subsidies, de NIAC-subsidie ​​gericht op de ontwikkeling van dit idee van een deponeerbaar landingsplatform kent een gefaseerde aanpak. Het grootste deel van fase I, die zojuist is afgerond, gericht op het bewijzen dat het idee haalbaar is, wat Masten denkt dat het is.

Haalbaar is niet hetzelfde als functioneel, maar dat is precies wat NIAC-subsidies geacht worden te ondersteunen - wilde ideeën die een bepaald aspect van ruimteverkenning fundamenteel zouden kunnen veranderen. Als Masten klopt en de aanpak mogelijk is en kan worden opgeschaald, Overal op het maanoppervlak kunnen landingsplatforms worden gezien. En uiteindelijk ook over heel Mars.