På Apollo 15 kunde besättningsmedlemmarna inte se att de föll ner på kanten av en bred krater. Efter att ha stängt av motorn gungade månmodulen bakåt cirka 11 grader in i krateret tills den bakre fotplattan kontaktade marken. Den främre fotplattan var sedan från marken och hade ingen vikt. Denna 11-graders lutning var nära designgränserna för månmodulen.
(Bild: © NASA)
Studieteam har gått tillbaka för att titta på Apollo-månlandning data för att bedöma hur mycket månterräng som kastades ut i rymden.
Apollos landningsbesättningar drogs inte bara ut av det blåsta dammet, gör touchdowns besvärligt, men betydande mängder sten och skräp skickades också flygande under de raketdrivna landningarna.
NASA syftar till att sätta astronauter på månen igen 2024, så vad ska man göra med dammproblemet? Forskare försöker utforma de lösningar som verkar behövas om reser till månen är att bli rutin.
Apollo-minnen
För det första finns det flera historiska berättelser om säkra nedladdningar av människor på månen, med början med mycket första Apollo-månlandningen, i juli 1969. När Neil Armstrong, befälhavare för Eagle-lunarmodulen, reflekterad i en teknisk debrief, "på något mindre än 100 fot började vi få ett transparent ark med rörligt damm som döljer synligheten lite. När vi blev lägre fortsatte synligheten att minska."
På samma sätt, på Apollo 12, Pete Conrad stötte på så mycket damm att han blev förblindad när han gjorde sin sista nedstigning till ytan. Han berättade senare att "dammet gick så långt jag kunde se i någon riktning och helt utsläckta kratrar och allt annat ... Jag kunde inte säga vad som låg under mig. Jag visste att jag befann mig i ett allmänt bra område och jag skulle bara måste bita kulan och landa, för jag kunde inte se om det fanns en krater där nere eller inte. "
Flera landningschefer för Apollo följde liknande oro.
Att göra för en dålig dag
NASA hoppas kunna tillämpa lektionerna från Apollo-eran på framtida månmissioner.
"För att parafrasera en gammal bromid är de som glömmer det förflutna dömda att landa som det", säger Chirold Epp, projektledare för den autonoma landningen och förhindrande av teknik vid NASA: s Johnson Space Center i Houston.
"Efter att ha tittat på Apollo-landningarna har jag kommit till två slutsatser: En, dessa besättningar gjorde ett bra jobb. Två, data från flera av landningarna stödjer idén som vi måste ge framtida månlandare mer information för att öka sannolikheten för framgångsuppdrag, "tilllade Epp.
Epp sade att om en månmodul vilade i en vinkel över 12 grader kanske astronauterna inte kan starta sig själv från ytan. "Så om en besättning landade på en kulle eller med en fotplatta eller två på en stor sten eller i en krater, kan det göra en dålig dag," sade han.
Fysik av raketavgas
"Månen är en lågvikt och luftlös kropp, vilket gör att raketplommoneffekterna är mycket annorlunda än vad vi upplever på jorden, "säger Philip Metzger, en planetforskare vid Florida Space Institute vid University of Central Florida (UCF) i Orlando.
"På jorden reser stenar längst bort, medan damm stoppas på kort avstånd av jordens atmosfär," berättade Metzger till Space.com. "På månen är det precis motsatsen, med dammet som går snabbast och längst. Dammet kan orsaka allvarliga skador på materialets ytor om vi landar för nära annan hårdvara på eller kretsar om månen."
Lunar lander motor avgaser blåser damm, jord, grus och stenar med hög hastighet och kommer att skada omgivande hårdvara - såsom månens utposter, gruvdrift eller historiska platser - såvida ejecta inte är korrekt mildras, sade Metzger.
Under de senaste 20 åren har forskare utvecklat en konsekvent bild av fysiken i raketavgas som blåser månjord, "men det finns betydande luckor," sade Metzger. "Ingen för närvarande tillgänglig modelleringsmetod kan helt förutsäga effekterna. Men grunderna förstås tillräckligt bra för att börja utforma motåtgärder."
Önskad: lanseringskuddar
Metzger och andra teammedlemmar vid UCF: s Center for Lunar and Asteroid Surface Science (CLASS) säger att landningskuddar behövs för uppdrag som upprepade gånger besöker en månpost.
För månlandningar har KLASS-forskning visat att sandblästringen som kommer att ske vid en månpost är oacceptabel, eftersom den i alltför hög grad försämrar optik, solceller, termiska kontrollytor och rörliga leder på mekanismer. Effekterna av att blåsa stenar kan också bryta hårdvaran.
Florida Space Institute forskare undersöker metoder för att mildra effekterna av dessa sprängningar, till exempel sintring av månregolit. De tittar också på robotik för bulldosning och byggnad av bermar, samt överväger användning av grus eller stenläggare. Och de organiserar en serie robotkonkurrenser för konstruktionstekniker för landningsunderlag tillsammans med maskininlärningsföretag för att ytterligare främja de nödvändiga robotikfunktionerna.
"NASA tar de potentiella ejektafrågorna som är förknippade med raketmotorns plumeyters interaktion mycket på allvar," sade Robert Mueller, seniorteknolog och huvudutredare vid prospekteringssystem och utvecklingskontor vid NASA: s Kennedy Space Center i Florida.
Det är av goda skäl, sa Mueller; framtida mänskliga landare kommer att ha fler problem med plumeffekter än Apollo-landare på grund av högre motortryck. NASA-forskare utvecklar också koncept för månlandning och startvägar för besättningslandare.
Rymdbyrån vidtar för närvarande åtgärder för att utvärdera de potentiella effekterna i en månvakuummiljö, berättade Mueller till Space.com med nya datormodelleringskoder som har utvecklats genom NASA: s Small Business Innovation Research och Small Business Technology Transfer-program.
Fångad på bild
Det har inte gjorts någon samordnad ansträngning för att mildra lunardammproblemet någonsin, säger Michelle Munk, inträde, härkomst och landningssystemets kapacitet i NASA: s Langley Research Center i Hampton, Virginia. "Vi har en" produktion "-kod för att förutsäga vad som kommer att hända - men den valideras inte med data, så vi vet verkligen inte hur bra förutsägelserna är."
Munk sa att det är särskilt utmanande att köra ett realistiskt marktest för månmiljön, vilket skulle ge god "sanning" -data. NASA: s rymdtekniska uppdragsdirektorat startade nyligen ett projekt som har både markprövning och beräkningsmodelleringskomponenter.
Dessutom är Munk den huvudsakliga utredaren för fyra stereokameror som kommer att transporteras ombord på Intuitive Machines Nova-C-månlandare, som planeras lanseras 2021 på en SpaceX Falcon 9-raket under NASA: s kommersiella Lunar Payload Services-program. Nyttan kallas stereokameror för Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS).
SCALPSS utvecklas på NASA Langley och utnyttjar kamerateknologi som används på byråns Mars 2020 rover Perseverance, Sa Munk. Kameraklustret kommer att fånga video- och stillbildsdata av landarens plum när plommen börjar påverka månens yta tills efter motorstängning, vilket är avgörande för framtida lunar- och Mars-fordonsdesign, sade hon.
- Måndamm kan vara ett problem för framtida månutforskare
- NASA: s 17 Apollo-månmissioner i bilder
- Moon rush: NASA vill att kommersiella månleveransstjänster ska starta i år
