月球着陆器到达月球时可以喷洒即时着陆垫

太空探索需要各种有趣的解决方案来解决复杂的问题。NASA 的一个分支旨在支持试图解决这些问题的创新者——先进概念研究所 (NIAC)。他们偶尔会向试图解决其中一些挑战的有价值的项目提供赠款。其中一项赠款的结果现在已经出来了,它们很有趣。在 Honeybee Robotics、德克萨斯 A&M 和中佛罗里达大学的支持下,来自 Masten Space Systems 的一个团队想出了一种方法,月球着陆器可以在降落的过程中放置​​自己的着陆垫。

月球尘埃对表面上的任何动力着陆器构成了重大问题。需要轻轻降落在月球表面的逆行火箭也会将灰尘和岩石抛向空中,可能会损坏着陆器本身或任何周围的人类基础设施。一个着陆垫将减轻这种灰尘的影响,并为着陆本身更稳定的地方。

但是,以传统方式建造这样的着陆平台的成本会高得令人望而却步。根据目前的估计,使用传统材料建造月球着陆平台的成本约为 1.2 亿美元。任何此类任务也存在先有鸡还是先有蛋的问题。如果没有着陆垫,如何获得用于建造着陆垫的材料?

Masten 开发的技术巧妙地解决了这两个问题。在下降时放置着陆垫将允许航天员在航天器降落之前将着陆垫放置到位。它的安装成本也会低得多,因为所需要的只是一种相对简单的添加剂,添加到已经喷入地表的火箭尾气中。

图形显示了使用或不使用沉积系统时着陆之间的差异。信用:马斯腾空间系统

Masten 的总体思路很容易理解。将固体颗粒添加到火箭尾气中将使该材料部分液化并沉积在尾气的爆炸区域,可能会使其硬化到灰尘不再是一个因素的程度,因为它被封装在坚硬的外壳中。Masten 相信它可以找到合适的材料添加到火箭尾气中来做到这一点。

成败取决于添加剂颗粒的物理特性。任何具有过多耐热性的添加剂都不会在火箭尾气中适当熔化,基本上是用微小的轰击表面。另一方面,任何耐热性太差的添加剂都可能被火箭尾气完全熔化并蒸发成无用的云。

为了找到完美的平衡,Masten 开发了一个两层系统,使用相对较大(0.5 毫米)的氧化铝颗粒来创建 1 毫米的熔化月球表面与氧化铝结合的基层。然后,当着陆器靠近基层时,添加剂将转换为 0.024mm 的氧化铝颗粒,它会以 650 m/s 的速度沉积在基层上,并形成一个直径为 6m 的着陆垫,可在 2.5 秒内冷却。

这听起来是一个非常令人印象深刻的想法,但现在还为时过早。像许多联邦拨款一样,NIAC 拨款专注于开发这种可存放着陆场的想法,采用分阶段的方法。刚刚完成的第一阶段的大部分工作都集中在证明这个想法是可行的,马斯滕认为这是可行的。

可行性与功能性不同,但这正是 NIAC 资助应该支持的——可能会从根本上改变太空探索某些方面的疯狂想法。如果 Masten 是正确的,并且这种方法是可行的并且可以按比例放大,那么可能会看到着陆垫在整个月球表面出现。最终也遍布整个火星。

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