Als je ooit door een stofwolk hebt gereden die tijdelijk je zicht belemmerde, gefeliciteerd: je hebt nu een gedeeltelijk begrip van een probleem waarmee NASA's Artemis-landers te maken krijgen wanneer ze op de Maan landen. Daniel Stubbs, een lucht- en ruimtevaartingenieur bij het Plume and Aero Environments-team van NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, besteedt zijn dagen aan het bestuderen van hoe raketuitlaatgassen interageren met maanregoliet - want niets verpest een historische maanlanding zo erg als de grond niet kunnen zien.

Stubbs, afkomstig uit Trussville, Alabama, die een bachelor-, master- en doctoraatsdiploma in lucht- en ruimtevaarttechniek behaalde aan de Auburn University, besloot al vroeg in zijn studieloopbaan dat hij voor NASA wilde werken, hoewel de weg niet meteen duidelijk was. In de graduate school kreeg hij de kans om te werken aan pluim-oppervlakte-interactiemodellering als onderdeel van een NASA Early Stage Innovations-subsidie. Nu zet hij dat werk voort - wat bewijst dat afstudeerprojecten soms wel degelijk lonen.

NASA's Apollo-missies toonden aan dat maanregoliet - in wezen scherpe, schurende deeltjes gevormd door meteorieten die het maanoppervlak millennia lang vermalen - een gevaar is voor astronauten, ruimtevaartuigen, ruimtepakken en al het andere dat er in de buurt komt. Toekomstige maanverkenners zullen met hetzelfde probleem worden geconfronteerd, alleen erger: de nieuwe landers zijn groter, zwaarder en hebben meer raketmotoren dan de Apollo Lunar Module. En in tegenstelling tot die Apollo-landers, die hun daalstadia achterlieten, zullen deze nieuwe landers rechtstreeks van het oppervlak opstijgen met dezelfde motoren en stuwraketten. Het nauwkeurig voorspellen van hoe de raketpluimen interageren met het regoliet is essentieel om ervoor te zorgen dat de landerhardware overleeft en daadwerkelijk kan opstijgen om Orion te ontmoeten en astronauten naar huis te brengen.

"Het stof- en regolietpluim kan het voor instrumenten op de landers moeilijk maken om het oppervlak van de Maan te zien," zei Stubbs. "Als deze instrumenten geen correcte metingen doorgeven aan de geleidingscomputers, kan dat een maanlanding beïnvloeden." Ook wanneer een lander opstijgt, kan het weggeslingerde regoliet wetenschappelijke instrumenten of andere activa op het oppervlak beschadigen - want niets zegt "grote sprong voor de mensheid" zoals per ongeluk je eigen apparatuur stralen.

NASA's Human Landing System-programma voert een grondonderzoek uit naar raketmotoruitlaatpluimen en maanstof in de 60-voet ruimtesimulatorkamer van NASA's Langley Research Center in Hampton, Virginia. De tests zullen de omstandigheden nabootsen die maanlanders kunnen ervaren - en creëren - bij het landen op de Maan. Het onderzoek zal ingenieurs helpen bij het begrijpen van aerodynamische krachten tijdens daling en stijging, verhitting aan de basis van de lander en de kans dat een grote maanlander kantelt door kratervorming of oppervlakte-instabiliteit.

Wanneer het stof is neergedaald - letterlijk - en NASA in 2028 Amerikaanse astronauten op de Maan laat landen, zal Stubbs kunnen terugkijken op zijn werk aan het modelleren van de pluimen die hij hielp voorspellen. Via het Artemis-programma wil NASA astronauten sturen om de Maan te verkennen voor wetenschappelijke ontdekkingen, economische voordelen en om de basis te leggen voor bemande missies naar Mars - ten bate van iedereen, en hopelijk met minder stofgerelateerde ongelukken.