Trên tàu Apollo 15, các thuyền viên không thể thấy rằng họ đang đi xuống mép miệng núi lửa rộng. Sau khi tắt động cơ, mô-đun mặt trăng rung chuyển về phía sau khoảng 11 độ vào miệng núi lửa cho đến khi bàn chân sau tiếp xúc với mặt đất. Bàn chân trước sau đó đã lên khỏi mặt đất, không có trọng lượng. Độ nghiêng 11 độ này gần với giới hạn thiết kế cho mô-đun mặt trăng.
(Ảnh: © NASA)
Các nhóm nghiên cứu đã quay lại để xem xét Apollo hạ cánh dữ liệu để đánh giá bao nhiêu địa hình mặt trăng đã bị đẩy ra ngoài không gian.
Không chỉ các phi hành đoàn tàu đổ bộ Apollo bị sương mù thổi bay, làm cho touchdowns rắc rối, nhưng một lượng đáng kể đá và mảnh vụn cũng được gửi bay trong cuộc đổ bộ bằng tên lửa.
NASA đặt mục tiêu đưa phi hành gia lên mặt trăng một lần nữa vào năm 2024, vậy phải làm gì với vấn đề bụi? Các nhà khoa học đang cố gắng đưa ra các cách giải quyết có vẻ cần thiết nếu du hành tới mặt trăng là trở thành thói quen.
Ký ức Apollo
Đầu tiên, có một số tài khoản lịch sử liên quan đến sự cố an toàn của con người trên mặt trăng, bắt đầu từ chính Cuộc đổ bộ mặt trăng đầu tiên của Apollo, vào tháng 7 năm 1969. Khi Neil Armstrong, chỉ huy mô-đun mặt trăng Eagle, phản ánh trong một mảnh vỡ kỹ thuật, "ở độ cao dưới 100 feet, chúng tôi bắt đầu có một tấm bụi di chuyển trong suốt che khuất tầm nhìn một chút. Khi chúng tôi xuống thấp hơn, tầm nhìn tiếp tục Làm giảm xuống."
Tương tự, trên Apollo 12, Pete Conrad chạy vào bụi bặm đến nỗi anh ta bị mù khi anh ta hạ xuống cuối cùng trên bề mặt. Sau đó, anh kể lại rằng "bụi đã đi xa đến mức tôi có thể nhìn thấy theo bất kỳ hướng nào và các miệng hố hoàn toàn bị xóa sạch và bất cứ điều gì khác. Tôi không thể nói những gì bên dưới tôi. Tôi biết rằng tôi đang ở trong một khu vực tốt và tôi sẽ đi phải cắn viên đạn và hạ cánh, vì tôi không thể biết liệu có một miệng hố ở dưới đó hay không. "
Một số chỉ huy đổ bộ Apollo tiếp theo ghi nhận mối quan tâm tương tự.
Làm cho một ngày tồi tệ
NASA hy vọng sẽ áp dụng những bài học từ kỷ nguyên Apollo cho các sứ mệnh mặt trăng trong tương lai.
Chirold Epp, giám đốc dự án của Công nghệ không gian tự động và tránh nguy hiểm tại Trung tâm vũ trụ Johnson của NASA ở Houston cho biết: "Để diễn giải một bromide cũ, những người quên đi quá khứ sẽ phải chịu đựng như vậy".
"Đã xem cuộc đổ bộ của tàu Apollo, tôi đã đưa ra hai kết luận: Một, những thủy thủ đoàn đó đã làm rất tốt. Hai, dữ liệu từ một số cuộc đổ bộ ủng hộ ý tưởng mà chúng tôi phải đưa ra tàu đổ bộ mặt trăng trong tương lai thêm thông tin để tăng xác suất thành công của nhiệm vụ ", Epp nói thêm.
Epp nói rằng nếu một mô-đun mặt trăng dừng lại ở một góc vượt quá 12 độ, các phi hành gia có thể không thể tự phóng ra khỏi bề mặt. "Vì vậy, nếu một phi hành đoàn hạ cánh trên một ngọn đồi hoặc bằng một hoặc hai bàn chân trên một tảng đá lớn hoặc trong miệng núi lửa, điều đó có thể làm cho một ngày tồi tệ," ông nói.
Vật lý của khí thải tên lửa
"Mặt trăng Philip Metzger, nhà khoa học hành tinh thuộc Viện Vũ trụ Florida thuộc Đại học Trung tâm Florida (UCF), cho biết, là một cơ thể không trọng lực và không có không khí, làm cho hiệu ứng tạo ra tên lửa rất khác so với những gì chúng ta trải nghiệm trên Trái đất.
"Trên Trái đất, các tảng đá di chuyển xa nhất, trong khi bụi chỉ dừng lại ở một khoảng cách ngắn bởi lực cản của khí quyển Trái đất", Metzger nói với Space.com. "Trên mặt trăng, nó hoàn toàn ngược lại, với bụi phát ra nhanh nhất và xa nhất. Bụi có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các bề mặt vật liệu nếu chúng ta đặt quá gần phần cứng khác trên quỹ đạo của mặt trăng."
Khí thải động cơ tàu đổ bộ mặt trăng thổi bụi, đất, sỏi và đá với tốc độ cao và sẽ làm hỏng phần cứng xung quanh - như tiền đồn mặt trăng, hoạt động khai thác hoặc di tích lịch sử - trừ khi ejecta được giảm nhẹ đúng cách, Metzger nói.
Trong 20 năm qua, các nhà nghiên cứu đã phát triển một bức tranh nhất quán về vật lý của khí thải tên lửa thổi vào mặt trăng, "nhưng vẫn tồn tại những khoảng trống đáng kể", Metzger nói. "Không có phương pháp mô hình hóa hiện có nào có thể dự đoán đầy đủ các hiệu ứng. Tuy nhiên, những điều cơ bản được hiểu rõ đủ để bắt đầu thiết kế các biện pháp đối phó."
Muốn: ra mắt miếng
Metzger và các thành viên khác trong Trung tâm Khoa học Mặt trăng và Tiểu hành tinh (UC) của UCF nói rằng các bãi đáp là cần thiết cho các nhiệm vụ liên tục ghé thăm một tiền đồn mặt trăng.
Đối với việc hạ cánh trên mặt trăng, nghiên cứu của Class đã chỉ ra rằng việc phun cát sẽ xảy ra tại một tiền đồn mặt trăng là không thể chấp nhận được, vì nó sẽ làm suy giảm quá mức quang học, pin mặt trời, bề mặt điều khiển nhiệt và các khớp di chuyển trên các cơ chế. Tác động của đá thổi cũng có thể phá vỡ phần cứng.
Các nhà nghiên cứu của Viện Vũ trụ Florida đang nghiên cứu các phương pháp để giảm thiểu ảnh hưởng của các vụ nổ này, chẳng hạn như thiêu kết mặt trăng. Họ cũng đang xem xét robot để ủi đất và xây dựng các berms, cũng như xem xét việc sử dụng sỏi hoặc pavers. Và họ đang tổ chức một loạt các cuộc thi robot cho các công nghệ xây dựng bãi đáp kết hợp với các công ty máy học để nâng cao hơn nữa các khả năng robot cần thiết.
Robert Mueller, nhà công nghệ cao cấp và điều tra viên chính của Văn phòng Phát triển và Phát triển Hệ thống tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA ở Florida cho biết: "NASA rất coi trọng các vấn đề ejecta tiềm ẩn liên quan đến tương tác bề mặt.
Đó là lý do chính đáng, Mueller nói; tàu đổ bộ của con người trong tương lai sẽ có nhiều vấn đề với hiệu ứng khói hơn tàu đổ bộ Apollo vì lực đẩy động cơ cao hơn. Các nhà nghiên cứu của NASA đang phát triển các khái niệm về hạ cánh mặt trăng và bệ phóng cho tàu đổ bộ.
Cơ quan vũ trụ hiện đang thực hiện các bước để đánh giá các tác động tiềm năng trong môi trường chân không mặt trăng, Mueller nói với Space.com, với các mã mô hình máy tính mới đang được phát triển thông qua các chương trình Nghiên cứu Đổi mới Kinh doanh và Đổi mới Công nghệ Nhỏ của NASA.
Bị bắt trên máy ảnh
Michelle Munk, lãnh đạo hệ thống hạ cánh, hạ cánh và hạ cánh tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA ở Hampton, Virginia cho biết, chưa có bất kỳ nỗ lực phối hợp nào để giảm thiểu vấn đề bụi mặt trăng. "Chúng tôi có mã 'sản xuất' để dự đoán điều gì sẽ xảy ra - nhưng nó không được xác thực với dữ liệu, vì vậy chúng tôi thực sự không biết dự đoán tốt như thế nào."
Munk cho biết, việc thử nghiệm mặt đất thực tế cho môi trường mặt trăng là rất khó khăn, sẽ cung cấp dữ liệu "sự thật" tốt. Ban giám đốc sứ mệnh công nghệ vũ trụ của NASA gần đây đã bắt đầu một dự án có cả các thành phần thử nghiệm mặt đất và mô hình hóa tính toán.
Ngoài ra, Munk là nhà điều tra chính cho bốn máy ảnh âm thanh nổi sẽ được mang trên tàu đổ bộ mặt trăng Nova-C của Intearning Machines, dự kiến ra mắt vào năm 2021 trên tên lửa SpaceX Falcon 9 trong chương trình Dịch vụ tải trọng âm lịch thương mại của NASA. Tải trọng được gọi là Máy ảnh âm thanh nổi cho nghiên cứu bề mặt mặt trăng (SCALPSS).
SCALPSS đang được phát triển tại NASA Langley và tận dụng công nghệ máy ảnh được sử dụng trên cơ quan Sự kiên trì của sao Hỏa 2020, Munk nói. Cụm camera sẽ ghi lại video và dữ liệu hình ảnh tĩnh của chùm đất khi chùm khói bắt đầu tác động lên bề mặt mặt trăng cho đến sau khi tắt động cơ, điều này rất quan trọng đối với các thiết kế xe mặt trăng và sao Hỏa trong tương lai, cô nói.
- Bụi mặt trăng có thể là một vấn đề đối với các nhà thám hiểm mặt trăng trong tương lai
- 17 sứ mệnh mặt trăng Apollo của NASA trong ảnh
- Moon rush: NASA muốn các dịch vụ giao hàng mặt trăng thương mại sẽ bắt đầu trong năm nay
