登月:解决月尘弥漫是个大问题


登月:解决月尘弥漫是个大问题


在阿波罗15号上,机组人员看不到他们正降落到一个宽阔的陨石坑边缘。

在关闭引擎后,登月舱向后摇晃了大约11度,进入陨石坑,直到后脚垫接触到地面。

当时前脚垫脱离地面,没有承受重量。

这个11度的倾斜接近登月舱的设计极限。


登月:解决月尘弥漫是个大问题

阿波罗登陆员不仅被吹来的尘埃弄得雾蒙蒙的,给着陆带来了麻烦,而且在火箭动力着陆的过程中,大量的岩石和碎片也被送到月空。

NASA的目标是到2024年再次将宇航员送上月球,那么如何解决尘埃问题呢?

科学家们正在试图设计出似乎需要的变通办法,以使登月旅行成为例行公事。

阿波罗记忆。

首先,从1969年7月第一次阿波罗登月开始,有几个关于人类安全着陆月球的历史记载。

正如老鹰登月舱指挥官尼尔·阿姆斯特朗在一次技术汇报中所反映的那样,“在不到100英尺的高空,我们开始看到一层透明的移动尘埃,有点遮挡了能见度。随着我们变低,能见度继续下降。”

同样,在阿波罗12号上,皮特·康拉德在最后一次降落到地面时,遇到了如此多的尘埃,以至于眼睛看不到任何东西。

他后来讲述说,“灰尘在我能看到的任何方向都飞到了尽头,完全抹去了陨石坑和其他任何东西,我不知道我下面是什么。我知道我在一个总体上很好的区域,我只能咬紧牙关降落,因为我不知道下面是否有陨石坑。”

几名后续的阿波罗着陆指挥官也注意到了类似的担忧。

登月:解决月尘弥漫是个大问题

为糟糕的一天做准备。

NASA希望将阿波罗时代的经验教训应用到未来的月球任务中。

休斯敦NASA约翰逊航天中心自主着陆和危险避免技术的项目经理埃普说:“套用一句老话,那些忘记过去的人注定要像这样着陆。”

“看过阿波罗登月后,我得出了两个结论:第一,这些宇航员做了很好的工作。第二,几次着陆的数据支持我们必须给未来的登月者更多的信息,以增加任务成功的可能性。”

如果登月舱以超过12度的角度停下来,宇航员可能无法将自己发射出表面。

因此,如果机组人员降落在山上,或者用一两个脚垫踩在大石头或陨石坑上,那可能会造成糟糕的一天。

在阿波罗12号任务期间,宇航员皮特·康拉德遇到了如此多的尘埃,以至于他最后一次降落到地面是在盲目的情况下进行的,降落在一个陨石坑的边缘。

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火箭排气物理学。

行星科学家菲利普·梅茨格说:“月球是一个低重力、无空气的天体,这使得火箭羽流的影响与我们在地球上的体验截然不同。”

梅茨格说:“在地球上,岩石传播的距离最远,而尘埃被地球大气层的阻力挡住,飞不了太远的距离。”

“在月球上,情况正好相反,尘埃的移动速度最快,距离最远。如果我们降落在月球上或围绕月球运行的其他硬件太近,尘埃可能会对材料表面造成严重破坏。”

梅茨格说,月球着陆器发动机的废气高速吹起灰尘、土壤、砾石和岩石,并将损害周围的硬件-如月球前哨、采矿作业或历史遗迹-除非喷出的废气得到适当的缓解。

梅茨格说,在过去的20年里,研究人员已经对火箭尾气吹走月球土壤的物理图像做出了一致的描述,“但仍存在重大差距。”

“目前还没有一种可用的建模方法可以完全预测影响。然而,对基础知识的理解已经足够好,可以开始设计对策。”

阿波罗14号千钧一发:此次任务的登陆艇经历了7度倾斜。


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梅茨格和UCF月球和小行星表面科学中心(CLASS)的其他团队成员说,重复访问月球前哨的任务需要着陆台。

佛罗里达空间研究所的研究人员正在研究减轻这些尘埃影响的方法,比如烧结月球风化层。

他们还在研究用于推土机和建造护堤的机器人技术,以及考虑使用碎石或摊铺机。

他们正在与机器学习公司合作,组织一系列关于登陆台建设技术的机器人比赛,以进一步提高必要的机器人能力。

未来的人类着陆器将比阿波罗着陆器有更多的羽流效应问题,因为发动机推力更高。


作者伦纳德·大卫

冬哥谱科编译


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