Jeśli kiedykolwiek jechałeś przez chmurę pyłu, która chwilowo zasłoniła ci widok, gratulacje: właśnie częściowo rozumiesz problem, z jakim zmierzą się lądowniki Artemis, gdy dotkną Księżyca. Daniel Stubbs, inżynier lotnictwa z zespołu Plume and Aero Environments w Marshall Space Flight Center NASA w Huntsville w Alabamie, spędza dni na badaniu, jak spaliny rakietowe oddziałują z księżycowym regolitem – bo nic tak nie psuje historycznego lądowania na Księżycu jak brak widoczności gruntu.

Stubbs, pochodzący z Trussville w Alabamie, który uzyskał tytuł licencjata, magistra i doktora inżynierii lotniczej na Auburn University, już na początku studiów wiedział, że chce pracować dla NASA, choć droga nie była od razu jasna. Na studiach doktoranckich dostał szansę pracy nad modelowaniem interakcji pióropusza z powierzchnią w ramach grantu NASA Early Stage Innovations. Teraz kontynuuje tę pracę – co dowodzi, że czasem projekty ze studiów się opłacają.

Misje Apollo NASA ujawniły, że księżycowy regolit – w zasadzie ostre jak brzytwa, ścierne cząstki powstałe przez miliardy lat mielenia powierzchni Księżyca przez meteoryty – jest zagrożeniem dla astronautów, statków kosmicznych, skafandrów i wszystkiego, co się do niego zbliży. Przyszli odkrywcy Księżyca staną przed tym samym problemem, tylko gorszym: nowe lądowniki są większe, cięższe i mają więcej silników rakietowych niż moduł księżycowy Apollo. W przeciwieństwie do tamtych lądowników, które zostawiały swoje człony zniżania, te nowe będą startować bezpośrednio z powierzchni, używając tych samych silników i dysz. Dokładne przewidywanie, jak pióropusze rakiet oddziałują z regolitem, jest kluczowe dla zapewnienia, że sprzęt lądownika przetrwa i będzie w stanie wystartować, by spotkać się z Orionem i zabrać astronautów do domu.

„Pył i pióropusz regolitu mogą utrudnić instrumentom na lądownikach widzenie powierzchni Księżyca” – powiedział Stubbs. „Jeśli te instrumenty nie przekażą prawidłowych odczytów komputerom pokładowym, może to wpłynąć na lądowanie”. A kiedy lądownik startuje, wyrzucony regolit może uszkodzić instrumenty naukowe lub inny sprzęt rozmieszczony na powierzchni – bo nic tak nie mówi „wielki krok dla ludzkości” jak przypadkowe piaskowanie własnego sprzętu.

Program Human Landing System NASA prowadzi naziemne badanie pióropuszy spalin silników rakietowych i księżycowego pyłu w 60-stopowej komorze symulatora kosmicznego w Langley Research Center NASA w Hampton w Wirginii. Testy odwzorują warunki, jakich mogą doświadczyć – i jakie mogą stworzyć – lądowniki księżycowe podczas lądowania. Badania pomogą inżynierom zrozumieć siły aerodynamiczne podczas opadania i wznoszenia, nagrzewanie u podstawy lądownika oraz ryzyko przewrócenia się dużego lądownika z powodu tworzenia się kraterów lub niestabilności powierzchni.

Gdy pył opadnie – dosłownie – i NASA wyląduje amerykańskich astronautów na Księżycu w 2028 roku, Stubbs będzie mógł spojrzeć wstecz na swoją pracę nad modelowaniem pióropuszy, które pomógł przewidzieć. Dzięki programowi Artemis NASA zamierza wysłać astronautów na Księżyc w celach naukowych, ekonomicznych i aby zbudować fundamenty pod załogowe misje na Marsa – dla dobra wszystkich i, miejmy nadzieję, z mniejszą liczbą wypadków związanych z pyłem.