NASA testează impactul motoarelor asupra prafului lunar

NASA a demarat o campanie ambițioasă de testare la Centrul de Cercetare Langley din Hampton, Virginia, utilizând o cameră de vid sferică masivă, de aproximativ 18 metri (60 de picioare), pentru a simula condițiile de pe Lună. Obiectivul principal este înțelegerea fenomenului numit „interacțiunea jet-suprafață” (Plume-Surface Interaction - PSI). Atunci când o navetă spațială coboară spre suprafața Lunii, forța motoarelor sale ridică nori densi de regolit (praf și roci lunare), care pot pune în pericol atât siguranța echipajului, cât și integritatea echipamentelor științifice sau a viitoarelor baze lunare.

Această inițiativă este crucială pentru programul Artemis, care vizează trimiterea oamenilor înapoi pe Lună începând cu misiunea Artemis IV în 2028. Datele colectate vor permite cercetătorilor să îmbunătățească modelele predictive și să influențeze designul viitoarelor componente hardware spațiale. Ashley Korzun, coordonatoarea testelor de la NASA Langley, subliniază că înțelegerea fizicii acestui proces este vitală: dacă praful ridicat lovește landerul sau alte active de pe suprafață, cum ar fi roverele sau experimentele științifice, succesul întregii misiuni poate fi compromis.

Complexitatea testelor în vid sferic

Campania de testare este considerată cea mai complexă de acest tip realizată vreodată într-o cameră de vid. Aceasta implică o colaborare vastă între mai multe centre NASA, instituții academice și parteneri comerciali. Provocarea tehnică majoră constă în recrearea condițiilor de presiune extrem de scăzută și în monitorizarea precisă a modului în care particulele de sol simulat sunt proiectate în toate direcțiile sub influența jetului de propulsie.

Echipa condusă de Korzun utilizează două tipuri diferite de sisteme de propulsie pentru a acoperi o gamă largă de scenarii. În prima etapă, se folosește un sistem de simulare cu etan, conceput de Centrul Spațial Stennis al NASA și operat de Universitatea Purdue. Acest sistem generează o forță de tracțiune de aproximativ 100 de lire (circa 45 kgf), suficientă pentru a ridica o persoană de greutate medie. Deși sistemul se încălzește, acesta nu produce o combustie reală, permițând cercetătorilor să observe dinamica fluidelor și a particulelor fără interferența flăcărilor deschise.

Simularea regolitului lunar cu Black Point-1

Pentru ca testele să fie relevante, NASA utilizează un simulant de regolit lunar numit Black Point-1. Acesta este depozitat într-un recipient cu diametrul de aproximativ doi metri și o adâncime de 30 de centimetri. Black Point-1 a fost ales deoarece posedă proprietăți de coeziune și margini ascuțite similare cu praful real de pe Lună, care este extrem de abraziv și periculos pentru mecanismele fine.

Fiecare test durează doar aproximativ șase secunde, însă cantitatea de date colectată este imensă. Instrumente de înaltă precizie, inclusiv o versiune a sistemului de camere stereo utilizat pe misiunea Blue Ghost-1 a companiei Firefly în 2025, monitorizează formarea craterelor, unghiul și înălțimea foii de ejecție a prafului, precum și viteza particulelor. Aceste măsurători sunt esențiale pentru a valida modelele matematice care prezic cum se va comporta solul sub o navetă de dimensiuni reale.

Tehnologia 3D și propulsia hibridă

În a doua parte a anului, testele vor trece la un nivel superior de realism prin utilizarea unui motor rachetă hibrid de 14 inci, realizat prin imprimare 3D la Universitatea de Stat din Utah. Acest motor a fost deja testat la Centrul Marshall al NASA și funcționează prin aprinderea unui propulsant solid combinat cu un flux de oxigen gazos. Deși produce o tracțiune mai mică, de aproximativ 35 de lire, acesta generează un jet de evacuare fierbinte și puternic, similar cu cel al unui motor rachetă real.

Prin testarea ambelor sisteme la înălțimi variabile față de sol, cercetătorii pot simula diverse faze ale aselenizării sau ale decolării. Această versatilitate este esențială pentru a înțelege impactul diferitelor tipuri de nave spațiale, de la landere mici pentru experimente, până la modulele mari de transport pentru astronauți. Datele vor servi la stabilirea unor „zone de siguranță” în jurul locurilor de aterizare, pentru a preveni distrugerea infrastructurii adiacente.

De la Lună către Planeta Roșie

Deși prioritatea actuală este programul Artemis și stabilirea unei prezențe umane durabile pe Lună, designul acestor teste este modular, având în vedere viitoarele misiuni către Marte. Ashley Korzun explică faptul că întreaga configurație poate fi adaptată rapid: simularea regolitului lunar poate fi înlocuită cu un simulant marțian, care seamănă mai mult cu nisipul terestru, iar presiunea din camera de vid poate fi ajustată pentru a reflecta atmosfera rarefiată a Planetei Roșii.

Mars a fost întotdeauna obiectivul final în foaia de parcurs a NASA. Prin validarea modelelor de interacțiune jet-suprafață pe Lună, agenția pune bazele tehnice necesare pentru a ateriza în siguranță pe Marte, unde atmosfera și gravitația diferită vor prezenta noi provocări. Daniel Stubbs, inginer la Centrul Marshall, subliniază că această serie de teste este una dintre cele mai relevante pentru zbor din istoria NASA, fiind vitală pentru succesul sistemelor de aterizare umană (Human Landing Systems).