Een damppluim van een landend ruimtevaartuig zou de inspanningen van de komende Artemis-missie om mogelijk levensondersteunend ijs op de zuidpool van de maan te bestuderen, kunnen belemmeren.

Een nieuwe NASA-studie simuleert hoe de uitlaatgassen van de raketten van een lander het gebied rond de zuidpool van de maan kunnen beïnvloeden, waar Artemis-astronauten vanaf 2024 zullen wonen en werken. De computermodellen die werden gebruikt om de simulatie te maken, onthulden dat grote pluimen van ijs en stof omhoog vlogen. in de dunne maanatmosfeer. Het puin in de pluim, evenals de uitlaatgassen zelf, kunnen naar het maanoppervlak drijven en de samenstelling en het uiterlijk van het oppervlaktemateriaal veranderen, waardoor mogelijk de aanwezigheid van het waterijs waarnaar Artemis zal zoeken, aan het zicht wordt onttrokken.

“Omdat de zwaartekracht van de maan zo zwak is en de atmosfeer zo dun, duurt het veel langer voordat de uitlaatgassen en deeltjes die door een lander worden opgeworpen, bezinken dan op aarde”, zegt Andrew Schlegel, een afgestudeerd onderzoeksassistent aan de Northern Arizona University in Flagstaff. , Arizona, en hoofdauteur van de studie, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Icarus. “Het stof en het ijs kunnen dagen of zelfs maanden in de lucht blijven hangen.”

Het Artemis-programma heeft tot doel om voor het eerst sinds 1972 bemande missies naar de maan terug te sturen. De komende Artemis III-missie zal de eerste vrouw en de eerste gekleurde persoon op de zuidpool van de maan laten landen, waardoor ze in een gebied worden geplaatst dat mogelijk aanzienlijk water bevat. ijs in permanent beschaduwde kraters. Echter, de uitlaatgassen van de afdaling van ruimtevaartuigen, de opstijging nadat de astronauten het maanoppervlak hebben verlaten, en van een maanstijgmodule die wordt gebruikt om astronauten uit een baan om de maan terug te brengen naar het ruimtevaartuig voor de reis terug naar de aarde, evenals het stof dat wordt gecreëerd door de beweging van rovers en menselijke activiteit aan het oppervlak kunnen de samenstelling van het gebied aanzienlijk beïnvloeden.

“We wilden precies weten welke gebieden deze pluimen zouden kunnen bestrijken en hoe lang het zou duren voordat de deeltjes en de uitlaatgassen zouden bezinken”, zegt Schlegel. “Onze simulaties laten zien dat de uitwerping van de afdaling van een door mensen beoordeelde lander een relatief groot gebied nabij de zuidpool zou kunnen treffen.”

Voor het onderzoek gebruikten Schlegel en zijn team een ​​tool voor het volgen van deeltjes genaamd SPOC, of ​​Simulated Plume-surface interacties Over the Moon, om in drie dimensies te simuleren hoe uitlaatdeeltjes die vrijkomen tijdens de afdaling van de menselijke landingssystemen van Artemis zouden interageren met de regoliet. of losse grond op het maanoppervlak.

De SPOC-simulaties lieten zien dat de pluimen zich over afstanden van honderden meters voortbewegen, waarbij de meest geconcentreerde afzettingen een gebied bestrijken dat ongeveer zo groot is als een voetbalveld. De resultaten van verschillende simulaties varieerden afhankelijk van factoren zoals motorkarakteristieken, landingslocatie en de aanwezigheid van grote oppervlakterotsen.

Eerder onderzoek gebruikte SPOC om kleinere maanlanders of een enkele maanbeklimming te simuleren, maar Schlegels studie is de meest gedetailleerde en uitgebreide tot nu toe, waarbij pluimen van volledige Artemis-raketten worden gesimuleerd in een gebied in de ruimte dat heel andere omstandigheden ervaart dan de maan-equatoriale gebieden van NASA. Apollo-astronauten bezochten het in de jaren zestig en zeventig.

De Artemis-missie zal gebruik maken van een bemande versie van het Orion-ruimtevaartuig, de Space Launch System-raket en de Gateway, een klein ruimtestation dat in een baan om de maan zal draaien en als halteplaats voor maanafdalingen zal dienen. Deze systemen zijn ontworpen om NASA-astronauten in staat te stellen verder te verkennen en langer op de maan te blijven dan ooit tevoren.

NASA is van plan de potentiële pluimverontreiniging nabij Artemis-landingsplaatsen te verminderen door geavanceerde begeleidings-, navigatie- en controletechnieken te gebruiken om te landen in de buurt van gebieden van wetenschappelijk belang die relatief vrij zouden moeten zijn van pluimeffecten. Het bureau is ook van plan om de Lunar Gateway te ontdoen van opgehoopte uitlaatgassen. Op de lange termijn onderzoeken NASA-onderzoekers manieren om het maanoppervlak schoon te maken en herbesmetting te voorkomen.