A NASA Langley Research Center mérnökei nagyszabású kísérletsorozatban vizsgálják az úgynevezett plume-surface interaction, vagyis a rakétahajtómű gázsugara és a felszín közötti kölcsönhatás következményeit. A tesztek egy 60 láb, azaz mintegy 18,3 méter átmérőjű gömb alakú vákuumkamrában zajlanak, ahol a Holdhoz hasonló alacsony nyomású környezetet lehet létrehozni. A NASA szerint ez az egyik legösszetettebb ilyen jellegű kísérlet, amelyet valaha vákuumkamrában végeztek.
A probléma az Apollo-korszak óta ismert, a következő holdraszállásoknál azonban nagyobb jelentőséget kap. Az Artemis-programhoz fejlesztett leszállóegységek jóval nagyobbak és erősebbek lehetnek elődeiknél, így hajtóműveik a felszín közelében lényegesen komolyabb eróziót idézhetnek elő. A nagy sebességre gyorsított regolitszemcsék eltalálhatják a leszállóegységet, tudományos műszereket, rovereket, napelemeket vagy más, később a holdbázis környezetében működő infrastruktúrát. A felvert por emellett a navigációs érzékelők működését és a precíziós leszállást is befolyásolhatja.
Hat másodperc alatt rengeteg adat keletkezik
Az első tesztfázisban egy, a NASA Stennis Space Center által tervezett és a Purdue Egyetem által megépített etánalapú hajtómű-szimulátort használnak. A rendszer legfeljebb körülbelül 445 newton tolóerőt hoz létre. Az etán felmelegszik, de nem ég el, így ellenőrzött körülmények között lehet reprodukálni a hajtóműből kiáramló gáz felszínre gyakorolt hatását.
A gázsugarat egy hozzávetőleg 2 méter átmérőjű és 30 centiméter mély tartályba irányítják, amelyet Black Point-1 holdregolit-szimulánssal töltenek meg. A kísérletek egyenként mindössze hat másodpercig tartanak, ezalatt azonban többféle műszer rögzíti a kráterképződést, a kirepülő szemcsék sebességét és térbeli eloszlását, valamint a törmelékfelhő magasságát és kilépési szögét.
A mérőrendszer része a SCALPSS (Stereo Cameras for Lunar Plume Surface Studies) egyik változata is. Ennek a technológiának egy példánya 2025-ben már valódi holdraszállás közben dolgozott: a Firefly Aerospace Blue Ghost Mission-1 leszállóegységén rögzítette a hajtómű gázsugara és a holdfelszín kölcsönhatását. A mostani földi tesztek így valós holdi mérési adatokkal is összevethetők.
3D-nyomtatott rakétamotor következik
A program következő szakaszában egy másik hajtóművel is elvégzik a méréseket. A Utahi Állami Egyetem által fejlesztett, 14 hüvelykes, részben 3D-nyomtatással készült hibrid rakétamotor szilárd hajtóanyagot és gáz halmazállapotú oxigént használ. Körülbelül 160 newton tolóerőt produkál, és forró égéstermékkel közelebb viszi a kísérletet egy valódi rakétahajtómű működéséhez. A hajtóművet korábban a NASA Marshall Space Flight Centerben 30 alkalommal tesztelték, ebből 28 indítást vákuumkörülmények között végeztek.
Mindkét rendszert különböző felszín feletti magasságokból működtetik majd. A létrejövő adatkészlet célja nem egyetlen holdkomp vizsgálata, hanem olyan fizikai és numerikus modellek validálása, amelyek többféle leszállóegységre alkalmazhatók.
Ez közvetlenül érinti az űripari fejlesztőket is. A hajtóművek teljesítményének, a futóművek geometriájának, az érzékelők elhelyezésének, a felszíni berendezések védelmének és később akár a holdi leszállóhelyek kialakításának tervezéséhez pontosan ismerni kell, milyen terhelést okoz a szétszóródó regolit. A NASA szerint a most gyűjtött adatok a kereskedelmi holdkomp-fejlesztők számítási modelljeinek ellenőrzéséhez is felhasználhatók.
A tesztrendszert ráadásul modulárisra tervezték: a holdregolit-szimuláns később marsi talajt utánzó anyagra cserélhető, a vákuumkamra nyomása pedig a Mars ritka légköréhez igazítható. A mostani kísérletsorozat ezért nemcsak a következő holdraszállások mérnöki kockázatait csökkentheti, hanem a későbbi marsi leszállórendszerek fejlesztéséhez is adatokat szolgáltathat.
A cikk és a borítókép forrása: NASA
