Powstał symulator kosmicznych lądowań

Kiedy kosmiczny pojazd osiada na Księżycu, na Marsie, asteroidzie czy komecie może nastąpić wiele nieprzewidzianych zdarzeń, które zakończą misję jeszcze przed jej prawdziwym początkiem.

Na przykład wyrzucane z silników gazy unoszą w górę miejscowy regolit, który ogranicza widoczność, może uszkodzić lądownik czy inne, znajdujące się już na miejscu urządzenia.

Teraz zespoły planujące takie misje będą miały dużo łatwiejsze zadanie.

Naukowcy z Chungnam National University (Korea Płd.) m.in. z kolegami ze Szkocji opracowali program, który dokładnie symuluje oddziaływanie lądującego pojazdu z planetą. Dzięki symulatorowi można ocenić potencjalne miejsce lądowania i zoptymalizować sam lądownik – twierdzą twórcy.

„Zrozumienie interakcji między wylatującymi z rakiety gazami i powierzchnią planety ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa i sukcesu misji, jeśli chodzi o zanieczyszczenie danego miejsca i erozję, dokładność lądowania, ochronę planety, kwestie inżynieryjne. Będzie miało znaczenie dla badań naukowych i przyszłej eksploracji” – mówi Byoung Jae Kim z Chungnam National University.

Program uwzględnia m.in. budowę rakiety, jej silniki, kompozycję powierzchni i jej topografię, warunki atmosferyczne i grawitację.

System potrafi np. określić kształt i rozmiar słupa wyrzucanych gazów, panującą w nim temperaturę, ciśnienie wywierane na powierzchnię czy ilość wyrzuconego z niej materiału.

„Nasze narzędzie potrafi stworzyć symulację miejscowych oddziaływań na fundamentalnym poziomie (np. usuwania materiału z powierzchni i erozji) oraz takie, które można wykorzystać w praktyce inżynieryjnej (np. przewidywanie trajektorii wyrzucanych cząstek w celu uniknięcia uszkodzenia lądownika i otoczenia oraz dla stworzenia najlepszych planów lądowania i startu” – wyjaśnia prof. Kim.

W przeprowadzonych dotąd symulacjach okazało się na przykład, że małe cząstki regolitu unoszą się na duże wysokości, silnie przesłaniając okolicę, w porównaniu do cząstek o większych rozmiarach.

„Informacje, jakie uzyskaliśmy ze sprawdzenia różnych parametrów oddziaływań między słupem gazów i powierzchnią, mogą pomóc w opracowaniu lepszych technologii lądowania” – mówi prof. Kim.

„Nasze badanie rzuca także nowe światło na przebieg usuwania z powierzchni materiału, co może dostarczyć kluczowych informacji dla przyszłych badań planetarnych” – dodaje specjalista.

Teraz on i jego koledzy pracują nad rozwinięciem systemu. Starają się m.in. wzbogacić go o bardziej złożoną symulację fizyki, w tym zderzeń między cząstkami, czy symulację reakcji chemicznych.

Zdaniem badaczy, opracowany przez nich system może znaleźć także inne zastosowania, nawet w zupełnie odległych dziedzinach, np. przy projektowaniu przyrządów do wykonywania zastrzyków bez użycia igieł.

Więcej informacji: https://doi.org/10.1063/5.0143398 (PAP)

Marek Matacz

mat/ agt/