Un gruppo di ricercatori, utilizzando modelli matematici, ha studiato varie configurazioni di moduli di atterraggio spaziale. Al fine di determinare il modo migliore per far atterrare gli astronauti sulla luna e riportarli alla stazione orbitale lunare - il cosiddetto "ultimo miglio" - il tutto nell'ambito del programma Artemis della NASA.
Gli scienziati hanno sviluppato modelli matematici per valutare gli schemi di atterraggio lunare più promettenti per il programma Artemis lanciato dal governo degli Stati Uniti nel 2017. L'obiettivo del programma è di far atterrare le persone sul Polo Sud della Luna entro il 2024. Come parte del programma, si prevede di utilizzare la nuova piattaforma orbitale lunare-gateway Lunar Gateway come stazione spaziale permanente, da dove i moduli riutilizzabili consegneranno gli astronauti sulla Luna. L'implementazione del nuovo concetto richiede lo sviluppo di nuovi schemi per l'atterraggio sulla superficie della Luna.
Durante la modellazione, i ricercatori hanno ipotizzato che la piattaforma Lunar Gateway si troverà su una linea quasi retta dell'orbita dell'alone vicino al punto di Lagrange L2: questa è l'opzione migliore per posizionare la stazione sul polo sud della Luna.
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Gli scienziati hanno modellato un'opzione in cui un equipaggio di quattro astronauti avrebbe trascorso circa sette giorni sulla luna, variando il numero di stadi e il tipo di carburante. In totale, sono state analizzate 39 varianti del futuro sistema di sbarco di un uomo sulla luna.
Architettura a due stadi
In primo luogo, il team ha definito un insieme di base di soluzioni architettoniche: il numero di stadi e il tipo di carburante per ogni fase del lander. Successivamente, i dati sono stati riassunti sotto forma di modelli matematici, con l'aiuto dei quali i ricercatori hanno condotto uno studio completo delle opzioni per la costruzione del sistema, combinando varie soluzioni architettoniche. Nella fase finale, è stato analizzato lo spazio decisionale ottenuto e sono state selezionate le migliori opzioni, che potrebbero interessare gli specialisti impegnati nella progettazione di moduli di atterraggio lunare.
L'analisi ha mostrato che per i sistemi monouso, la soluzione di maggior successo sarebbe un'architettura a due stadi. Tuttavia, per le navi riutilizzabili, i sistemi a stadio singolo ea tre stadi stanno rapidamente iniziando a competere con i sistemi a due stadi. Il maggior successo per le missioni lunari a breve termine è un modulo riutilizzabile a stadio singolo su ossigeno liquido e idrogeno liquido. Tuttavia, gli autori sottolineano che si tratta di un'analisi preliminare che non tiene conto della sicurezza dell'equipaggio, della probabilità di successo della missione e dei rischi di gestione del progetto.
In futuro, gli scienziati intendono ampliare la portata del loro lavoro e condurre uno studio completo dell'architettura del sistema dell'intera infrastruttura di ricerca, che è una condizione indispensabile per tutti i programmi futuri di voli spaziali con equipaggio verso la Luna.
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