Bu on yılda ay için birden fazla görev hedefleniyor. Bunlar, uzay ajansları, ticari uzay kuruluşları ve kar amacı gütmeyen kuruluşlar tarafından yürütülen robotik ve mürettebatlı görevleri içerir. Apollo Programı ve 1969 ile 1972 yılları arasında ay yüzeyine gönderdiği altı mürettebatlı görev sayesinde aya gitmenin riskleri ve tehlikeleri iyi bir şekilde belgelenmiştir. on yıl, “sürekli bir Ay keşif ve geliştirme programı” oluşturmaktır.
Bu, ayda daha büyük bir varlık oluşturmak, altyapı inşa etmek (yaşam alanları, güç sistemleri ve iniş pistleri gibi) ve düzenli olarak gelip giden görevler anlamına gelir. Ay’daki düşük yerçekimi ortamı göz önüne alındığında, uzay aracı kalkış ve iniş sırasında çok fazla ay regoliti (namı diğer “ay tozu”) fırlatır. Bu regolith, elektrostatik olarak yüklüdür, çok aşındırıcıdır ve makinelere ve ekipmanlara zarar verir. Yakın tarihli bir çalışmada, NASA araştırmacıları Philip T. Metzger ve James G. Mantovani, tüm bu regolith’in yörüngedeki uzay aracına ne kadar zarar verebileceğini değerlendirdiler.
Philip T. Metzger, KSC Swamp Works’ün kurucu ortaklarından biri olduğu NASA’nın Kennedy Uzay Merkezi’nden yakın zamanda emekli olan Central Florida Üniversitesi’nde (UCF) bir gezegen fizikçisi ve yardımcı bilim insanıdır. James G. Mantovani, KSC Swamp Works’te Exploration Systems & Development’ta çalışan bir astrofizikçi ve araştırmacıdır. Bulgularını açıklayan makale, “Ay Landers’ın Ejecta’sının Neden Olduğu Ay Yörüngesindeki Uzay Gemisinde Oluşan Hasar”, kısa süre önce çevrimiçi olarak yayınlandı. arXiv.
Apollo astronotlarına ek olarak, uzay ajansları altmış yılı aşkın bir süredir aya robotik görevler gönderdiler. İlk görevler Sovyetler Birliği tarafından 1959’da başlatıldı, Ay’ın yakınından geçen ve (sırasıyla) yüzeye inen Luna 1 ve 2 sondaları. Bu görevler, ayın bileşimi, yapısı, çevresi ve evrimsel tarihi hakkında ciltler dolusu veriyi ortaya çıkardı. Bu, Ay yüzeyinin çoğunun Ay regoliti olarak bilinen ince bir tozla kaplı olduğu gerçeğini içerir.
Bu toz, milyarlarca yıllık göktaşları ve mikrometeoritlerin yüzeye çarpmasıyla oluşan silikat minerallerinden oluşur. Dünyanın kabarık atmosferi, bu uzay kayalarının çoğunun yüzeye ulaşmadan önce yanmasını sağlarken, Ay’ın bahsetmeye değer bir atmosferi yoktur. Buna ek olarak, havasız Ay ortamı hiçbir yağış ve rüzgar kaynaklı erozyon yaşamaz, bu da tüm bu regolitleri pürüzlü ve kenarlı bırakır. Bunun da ötesinde, yüzey ve yüklü güneş parçacıkları (güneş rüzgarı olarak da bilinir) arasındaki etkileşim, regoliti elektrostatik olarak yüklü hale getirdi ve her şeye yapışmasına neden oldu!
Metzger’in Universe Today’e e-posta yoluyla açıkladığı gibi, bu, ay regolitini robotik ve mürettebatlı ay keşifleri için büyük bir tehlike haline getiriyor:
“Ay regoliti, karasal toprağa benzemediği için keşif için bir tehlikedir. Dolayısıyla ne teknolojilerimiz ne de fizyolojimiz buna uyarlanmıştır. Bir gezicinin Ay toprağına saplanması çok kolaydır çünkü ince parçacıklar onun çok yüksek Toprağın bir özelliği olan ve üzerinden bir tekerlek geçtiğinde kabarmasına neden olan genişleme.Aynı zamanda bir sağlık tehlikesidir, çünkü ince toz ciğerlerinizin dibine girebilir ve burada uzun vadede sağlığınızın bozulmasına neden olabilir. solunum sağlığı.”
Metzger ve Mantovani, amaçları doğrultusunda, ayın havasız olması ve daha düşük yerçekimine sahip olması (Dünya’nınkinin %16,5’i) nedeniyle regolith’in kalkış ve iniş için oluşturduğu potansiyel tehlikeyi araştırdı. “İnce toz, roket egzozu tarafından son derece yüksek bir hıza yükseltilir ve Ay’ın atmosferi yoktur, bu nedenle, Ay’daki başka bir varlığa, ay yüzeyinde veya yörüngede, çarpmadan önce tozu yavaşlatacak hiçbir şey yoktur. ” ekledi. “Bu, yakındaki varlıklar üzerinde son derece yüksek düzeyde kum püskürtmeye neden olabilir.”
Yörüngedeki görevlere ek olarak, kalkış ve iniş sırasında harekete geçirilen regolit, güneş pilleri ve termal radyatörlerden sensörler ve araçlara kadar yüzeydeki unsurları bozabilir. Hasar potansiyelini değerlendirmek, bilim adamlarının ay yüzeyindeki akışkan dinamiklerini simüle etmesini gerektirir. Bu, fırlatma yörüngeleri ve olası hasar senaryoları ile kraterleşme ve erozyon rejimi fizik modellerini dikkate almak anlamına geliyordu. Metzger’in açıkladığı gibi, bu, geçmiş görevlerden elde edilen verileri bilgisayar ve fiziksel simülasyonlarla birleştirerek mümkün oldu:
“Roket egzozundan çıkan toprak ve tozu ölçmek için, deneyler, bilgisayar simülasyonları ve önceki ay görevlerinden geri gönderilen görüntülerin analizlerini gerçekleştirdik. Örneğin, azaltılmış yerçekimini kullanarak azaltılmış yerçekiminde yaklaşık 400 deney gerçekleştirdik. Bunlar, Ay’daki yerçekiminde toprak erozyonunun karasal yerçekimine kıyasla ne kadar hızlı olacağını belirlememizi sağladı.Ayrıca bir vakum odasında deneyler yaptık ve gaz seyreltildiğinde erozyon hızının daha hızlı olduğunu keşfettik.”
Bu vakum odası deneyleri, büyük ölçüde, 2004 ile 2008 yılları arasında NASA Johnson Uzay Merkezi’ndeki bilim adamları tarafından oluşturulan bir ay toprağı simülasyonu olan JSC-1A ile dolu bir odaya iniş yapan uçaklardan oluşuyordu. Böyle bir deney, 2015 yılında Metzger tarafından meslektaşı John E ile birlikte gerçekleştirildi. Lane, NASA’nın Kennedy Uzay Merkezi’ndeki Granüler Mekanik ve Regolith İşlemleri (GMRO) Laboratuvarı’nda araştırmacı. Metzger ve Mantovani ayrıca Metzger ve Lane’in püskürmenin yörüngelerinin parçacıkların açılarına, hızlarına ve boyutlarına nasıl indiğini gösterdikleri önceki çalışmalarını da değerlendirdiler.
Ayrıca bu deneysel verileri Apollo astronotları tarafından kullanılan Lunar Lander Modules (LLM’ler) tarafından çekilen görüntülerle karşılaştırdılar. Sonuçlar, ejecta’nın, yörüngelerinin doğasına ve yüksekliğine bağlı olarak, yörüngedeki uzay aracı üzerinde değişen etkilere sahip olacağını gösterdi. Dahası, Metzger, etkilerin zaman içinde hala sorunlu olabileceğini söyledi:
“Ay’ın yukarısında, neredeyse doğrusal hale yörüngesinde olacak olan Lunar Gateway’in ejektörden yalnızca hafif bir hasar alacağını bulduk. Ancak, hassas aletleri bile etkileyebileceği için hasarın miktarını bilmek önemlidir. o irtifada. Ayın alçak yörüngesinde durum çok daha kötü. Bir uzay aracı yanlış zamanda bir aya iniş yakınından geçerse, cam yüzeylerinin yaklaşık %4’ünün kırılacağını tahmin ediyoruz. Bu hasar, birden fazla kez maruz kalındığında kümülatiftir. Bu, uzay aracındaki kameralar gibi hassas ekipmanlar için kötü olabilir.”
Artemis Programı aracılığıyla, NASA ve ortakları, “sürekli bir Ay keşif ve geliştirme programı” sağlamak için uzun vadeli altyapıyı kuracaklar. Bu, düzenli robotik ve insan keşiflerini destekleyen yörüngedeki Ay Geçidi ve yüzeydeki Artemis Ana Kampını içerir. Avrupa Uzay Ajansı ayrıca Uluslararası Uzay İstasyonu’nun (ISS) ruhani halefi olarak hizmet verecek uluslararası bir araştırma tesisi olan Lunar Village’ı kurmayı planlıyor. Çin ve Rusya, Artemis Programına doğrudan rakip olarak Uluslararası Ay Araştırma İstasyonunu (ILRS) oluşturmak için de ortaklık kurdu.
Artan sayıda ticari uzay şirketi de, yük ve mürettebat taşımacılığından ay turizmine kadar her şeyi sağlayarak aya düzenli görevler yürütmeyi planlıyor. Büyüyen bir insan varlığı, ay yüzeyinde yankı uyandırabilecek büyük ölçüde artan aktivite anlamına gelecektir. Metzger, potansiyel tehlikeleri değerlendirmenin ve azaltma stratejileri tasarlamanın bugün gerekli olduğunu söylüyor:
“Ay’a iniş trafiğinde beklenen artışla birlikte, bu, yönetilmesi için uluslararası koordinasyon gerektirecek ciddi bir sorun haline gelebilir. Uzay aracının bir aya inişin püskürmesinden geçerek uçmamasını sağlamamız gerekiyor. Ne zaman yapılacağı konusunda anlaşmaya varmamız gerekiyor. ejecta miktarını azaltmak için aya iniş yastıkları inşa etmek.”
“Birbirimizin uzay aracına ne kadar zarar vermemize izin verildiği konusunda da anlaşmamız gerekiyor, çünkü hasar sıfıra indirilemez. Ay’ın havasız ortamında, her zaman birbirimizin donanımına zarar vereceğiz. Ancak, ihtiyacımız var. bazı de minimus hasar seviyelerinin kabul edilebilir olduğu konusunda hemfikir olmak ve bu seviyenin ne olduğunu tanımlamamız gerekiyor.”
Daha fazla bilgi:
Philip T. Metzger ve diğerleri, Ay’a İnen Araçların Fırlatmalarının Neden Olduğu Ay Yörüngesindeki Uzay Aracında Oluşan Hasar, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.12234
Alıntı: Ay’a inişler Ay yörüngesine ne kadar zarar verecek? (2023, 31 Mayıs) https://phys.org/news/2023-05-lunar-orbiters.html adresinden 5 Haziran 2023 tarihinde alındı.
Bu belge telif haklarına tabidir. Kişisel çalışma veya araştırma amaçlı adil ticaret dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik sadece bilgilendirme amaçlıdır.