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/