Если вы когда-нибудь проезжали через облако пыли, которое временно заслоняло обзор, поздравляем: теперь вы частично понимаете проблему, с которой столкнутся посадочные модули Artemis при приземлении на Луну. Дэниел Стаббс, аэрокосмический инженер из группы Plume and Aero Environments в Центре космических полетов Маршалла NASA в Хантсвилле, штат Алабама, проводит свои дни, изучая, как выхлоп ракеты взаимодействует с лунным реголитом — потому что ничто так не портит историческую высадку на Луну, как невозможность увидеть землю.

Стаббс, уроженец Трассвилля, штат Алабама, получивший степень бакалавра, магистра и доктора наук в области аэрокосмической инженерии в Обернском университете, еще в начале своей карьеры в колледже решил, что хочет работать в NASA, хотя путь не был сразу очевиден. В аспирантуре ему представилась возможность работать над моделированием взаимодействия шлейфа с поверхностью в рамках гранта NASA Early Stage Innovations. Теперь он продолжает эту работу — доказывая, что иногда проекты в аспирантуре окупаются.

Миссии NASA Apollo показали, что лунный реголит — по сути, остро заточенные абразивные частицы, образовавшиеся в результате измельчения поверхности Луны метеороидами за тысячелетия — представляет угрозу для астронавтов, космических аппаратов, скафандров и всего остального, что к нему приближается. Будущие исследователи Луны столкнутся с той же проблемой, только хуже: новые посадочные модули крупнее, тяжелее и имеют больше ракетных двигателей, чем лунный модуль Apollo. И в отличие от тех модулей Apollo, которые оставляли свои ступени спуска позади, эти новые будут взлетать прямо с поверхности, используя те же двигатели и движители. Точное прогнозирование того, как ракетные шлейфы взаимодействуют с реголитом, является ключом к обеспечению выживания оборудования модуля и его способности взлететь, чтобы встретиться с Orion и доставить астронавтов домой.

«Пыль и шлейф реголита могут затруднить работу приборов на посадочных модулях, которые должны видеть поверхность Луны», — сказал Стаббс. «Если эти приборы не будут передавать правильные показания в навигационные компьютеры, это может повлиять на лунную посадку». Кроме того, когда модуль взлетает, выброшенный реголит может повредить научные инструменты или другое оборудование, развернутое на поверхности — потому что ничто так не говорит о «гигантском скачке для человечества», как случайное пескоструйное воздействие на собственное оборудование.

Программа NASA Human Landing System проводит наземное исследование выхлопных шлейфов ракетных двигателей и лунной пыли в 60-футовой камере-симуляторе космоса в Исследовательском центре Лэнгли NASA в Хэмптоне, штат Вирджиния. Испытания воспроизведут условия, которые могут испытать лунные посадочные модули — и создать — при посадке на Луну. Исследование поможет инженерам понять аэродинамические силы во время спуска и подъема, нагрев у основания модуля и возможность опрокидывания большого лунного модуля из-за образования кратеров или нестабильности поверхности.

Когда пыль осядет — в буквальном смысле — и NASA высадит американских астронавтов на Луну в 2028 году, Стаббс сможет оглянуться на свою работу по моделированию тех самых шлейфов, которые он помог предсказать. В рамках программы Artemis NASA стремится отправить астронавтов для исследования Луны в целях научных открытий, экономической выгоды и создания основы для пилотируемых миссий на Марс — на благо всех и, надеюсь, с меньшим количеством происшествий, связанных с пылью.