Slijetanje na Mjesec može ugroziti i letjelicu koja se spušta i opremu koja je već na površini. Mlaz raketnog motora razbacuje prašinu i krhotine, a taj će problem biti sve važniji kada se oko budućih baza počnu izmjenjivati teretne letjelice i posade. Istraživači u Alabami ispitali su jedno moguće rješenje: modularnu podlogu koja ispušne plinove odvodi kroz unutarnje kanale.
Tim Sveučilišta Alabame u Huntsvilleu (UAH) tijekom ljeta izveo je tri paljenja raketnog motora iznad prototipa širokog približno 3,7 metara. Pokusi na Zemlji pokazali su da konstrukcija može zahvatiti i preusmjeriti mlaz, što je prvi korak prema provjeri takvog rješenja za slijetanja na Mjesec.
Važnost sletnih podloga nadilazi zaštitu jedne letjelice. Za bazu koja ovisi o redovitoj dopremi opreme i zaliha, pouzdano mjesto za slijetanje moglo bi biti dio osnovne sigurnosne infrastrukture. Svaki novi dolazak trebao bi ostaviti postojeće sustave neoštećenima i prostor spremnim za sljedeću misiju.
Raketni mlaz pretvara površinu u izvor opasnosti
Mjesečevu površinu prekriva regolit, sloj usitnjenih stijena i prašine. Pri završnom spuštanju letjelica mora motorom smanjivati brzinu, pa mlaz izravno udara u taj rahli materijal. U gotovo potpunom vakuumu plinovi se šire drukčije nego u Zemljinoj atmosferi i mogu izbacivati čestice velikim brzinama.
Problem nije samo oblak koji zaklanja pogled. U NASA-inu pregledu koncepata sletnih podloga među rizicima su navedeni udari čestica u okolnu opremu, onečišćenje njezinih površina te erozija i promjene tla na koje se vozilo upravo spušta. Motor tako može stvarati opasnost na mjestu na koje se moraju sigurno osloniti noge letjelice.
Prašina usto otežava rad kamera i procjenu položaja. Iskustva programa Apollo, prikupljena u NASA-inu tehničkom prikazu lunarnih slijetanja, pokazuju da su astronauti tijekom završnog prilaza gubili pregled površine. Zavjesa prašine u pokretu može otežati razlikovanje gibanja same letjelice od prividnog gibanja tla ispod nje.
Zašto je buduća baza posebno osjetljiva
Jedna istraživačka misija može sletjeti u područje bez druge opreme. Oko naseljene postaje situacija bi bila drukčija: ondje bi već mogli biti roveri, znanstveni instrumenti, sustavi za napajanje i stambeni moduli. Novi dolazak morao bi se planirati i prema njihovoj sigurnosti, a ne samo prema tome je li tlo ravno.
Za astronaute zaštita počinje sigurnim spuštanjem i očuvanjem sustava o kojima ovise nakon izlaska iz letjelice. Ako dolazak tereta ošteti instrument, vozilo ili dio infrastrukture, posljedice ostaju i nakon gašenja motora. Popravak na Mjesecu tražio bi raspoložive dijelove, vrijeme i rad posade.
U NASA-inim razmatranjima izbor lokacije zato uključuje udaljenost od baze, putanju prilaza, pristup sletnom području i zaštitu od izbačenog materijala. Sletjeti bliže postaji olakšava prijevoz ljudi i tereta, ali približava i izvor opasnog mlaza. Pripremljena površina mogla bi pomoći u usklađivanju tih suprotnih zahtjeva, zajedno sa zaštitnim preprekama i pravilima kretanja.
Pri ponovljenim slijetanjima važno je i u kakvom je stanju podloga nakon svakog dolaska. Mjesto koje je već izloženo eroziji ne mora zadržati početni oblik. Čvrsta i pregledna sletna površina koju je moguće održavati trebala bi smanjiti tu neizvjesnost pri svakom novom spuštanju.
Kanali preusmjeravaju vruće plinove
UAH-ov prototip sastavljen je od betonskih dijelova koji se međusobno uklapaju. Unutarnji otvori odvode ispušni mlaz kroz konstrukciju, kako se toplina i opterećenje ne bi koncentrirali na jedno mjesto na podlozi. Senzori su tijekom paljenja bilježili protok kroz taj sustav.
Projekt vodi Judy Schneider u suradnji s tvrtkom Linc Research, uz potporu NASA-ina programa STTR. Beton u tim pokusima služi kao zemaljska zamjena za materijal koji bi se jednog dana mogao proizvoditi od mjesečevih resursa. Prototip nije izrađen od pravog lunarnog regolita niti je ispitan na Mjesecu.
Priprema čvrstih površina samo je jedan dio zaštite. Postupci poput električnog uklanjanja prašine s opreme pomažu ukloniti čestice koje ipak dospiju do osjetljivih dijelova. Dobra podloga trebala bi smanjiti stvaranje opasnog mlaza prašine na izvoru, dok druge mjere štite opremu tijekom svakodnevnog rada.
Od zemaljskog pokusa do sigurnog sletnog mjesta
Tri paljenja potvrđuju mogućnost preusmjeravanja mlaza u ispitanoj konstrukciji. Prije uporabe na Mjesecu treba još provjeriti materijal, spojeve, ponašanje u vakuumu i izdržljivost pri ponovljenim opterećenjima. Važni su i različiti motori, visine iznad površine te način na koji plin izlazi iz kanala.
Zato NASA u zasebnim ispitivanjima međudjelovanja mlaza i tla u vakuumskoj komori mjeri nastanak kratera, smjer izbacivanja i brzinu čestica. Ti pokusi pomažu poboljšati fizikalne modele slijetanja; ne predstavljaju potvrdu UAH-ova dizajna.
Gradnja od lokalnog materijala, primjerice pretvaranjem regolita u građevinske dijelove, mogla bi smanjiti potrebu za dopremom teških konstrukcija sa Zemlje. No uz izradu treba riješiti postavljanje, pregled i popravak sletnih površina.
Tim planira veći prototip promjera približno 6,1 metar za dodatne testove u NASA-inu centru Marshall. Treba provjeriti može li takva infrastruktura pouzdano podnositi ponovljena slijetanja i pritom smanjiti rizik za okolnu bazu.
