Wenn Sie schon einmal durch eine Staubwolke gefahren sind, die kurzzeitig Ihre Sicht beeinträchtigt hat, herzlichen Glückwunsch: Sie haben jetzt ein teilweises Verständnis für ein Problem, mit dem die Artemis-Landefähren der NASA bei ihrer Landung auf dem Mond konfrontiert sein werden. Daniel Stubbs, ein Luft- und Raumfahrtingenieur im Team für Plume- und Aero-Umgebungen am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verbringt seine Tage damit zu untersuchen, wie Raketenabgase mit Mondregolith interagieren – denn nichts ruiniert eine historische Mondlandung so sehr, wie den Boden nicht sehen zu können.

Stubbs, gebürtig aus Trussville, Alabama, der einen Bachelor-, Master- und Doktortitel in Luft- und Raumfahrttechnik von der Auburn University erworben hat, entschied sich früh in seinem College-Studium, für die NASA arbeiten zu wollen, obwohl der Weg nicht sofort klar war. Im Graduiertenstudium bekam er die Gelegenheit, im Rahmen eines NASA Early Stage Innovations Grants an der Modellierung von Plume-Oberflächen-Interaktionen zu arbeiten. Jetzt setzt er diese Arbeit fort – ein Beweis dafür, dass sich Graduiertenprojekte manchmal doch auszahlen.

Die Apollo-Missionen der NASA zeigten, dass Mondregolith – im Wesentlichen messerscharfe, abrasive Partikel, die durch Meteoroiden entstehen, die über Jahrtausende die Mondoberfläche zermahlen – eine Gefahr für Astronauten, Raumfahrzeuge, Raumanzüge und alles andere darstellt, was in seine Nähe kommt. Zukünftige Mondforscher werden mit dem gleichen Problem konfrontiert sein, nur schlimmer: Die neuen Landefähren sind größer, schwerer und haben mehr Raketentriebwerke als die Apollo-Mondlandefähre. Und anders als diese Apollo-Landefähren, die ihre Abstiegsstufen zurückließen, werden diese neuen direkt von der Oberfläche starten, wobei sie dieselben Triebwerke und Schubdüsen verwenden. Die genaue Vorhersage, wie die Raketenabgase mit dem Regolith interagieren, ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Landefähren-Hardware überlebt und tatsächlich abheben kann, um Orion zu treffen und die Astronauten nach Hause zu bringen.

„Der Staub- und Regolith-Plume kann es für Instrumente auf den Landefähren schwierig machen, die Mondoberfläche zu sehen“, sagte Stubbs. „Wenn diese Instrumente den Leitcomputern keine korrekten Messwerte melden, könnte das eine Mondlandung beeinträchtigen.“ Auch wenn eine Landefähre abhebt, könnte der weggeschleuderte Regolith wissenschaftliche Instrumente oder andere auf der Oberfläche installierte Anlagen beschädigen – denn nichts sagt „großer Sprung für die Menschheit“ wie das versehentliche Sandstrahlen der eigenen Ausrüstung.

Das Human Landing System-Programm der NASA führt eine bodengestützte Studie von Raketentriebwerksabgasen und Mondstaub in der 60-Fuß-Weltraumsimulatorkammer am Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, durch. Die Tests werden die Bedingungen nachbilden, die Mondlandefähren bei der Landung auf dem Mond erleben – und erzeugen – könnten. Die Forschung wird Ingenieuren helfen, aerodynamische Kräfte während des Abstiegs und Aufstiegs, die Erwärmung an der Basis der Landefähre und die Möglichkeit zu verstehen, dass eine große Mondlandefähre aufgrund von Kraterbildung oder Oberflächeninstabilität umkippt.

Wenn sich der Staub gelegt hat – im wahrsten Sinne des Wortes – und die NASA 2028 amerikanische Astronauten auf dem Mond landet, wird Stubbs auf seine Arbeit zurückblicken können, bei der er genau die Abgasfahnen modellierte, die er mit vorhergesagt hat. Durch das Artemis-Programm will die NASA Astronauten zur Erforschung des Mondes schicken, für wissenschaftliche Entdeckungen, wirtschaftliche Vorteile und um die Grundlage für bemannte Missionen zum Mars zu schaffen – zum Wohle aller und hoffentlich mit weniger staubbedingten Pannen.