Um grupo de pesquisadores, usando modelos matemáticos, estudou várias configurações de módulos de pouso espacial. A fim de determinar a melhor maneira de pousar os astronautas na lua e devolvê-los à estação lunar orbital - a chamada "última milha" - tudo dentro da estrutura do programa Artemis da NASA.
Os cientistas desenvolveram modelos matemáticos para avaliar os esquemas de pouso lunar mais promissores para o programa Artemis lançado pelo governo dos EUA em 2017. O objetivo do programa é pousar pessoas no Pólo Sul da Lua até 2024. Como parte do programa, está planejado usar a nova plataforma orbital lunar-gateway Lunar Gateway como uma estação espacial permanente, de onde módulos reutilizáveis levarão astronautas à Lua. A implementação do novo conceito requer o desenvolvimento de novos esquemas de pouso na superfície da Lua.
Ao modelar, os pesquisadores presumiram que a plataforma Lunar Gateway estaria localizada em uma linha quase reta da órbita do halo perto do ponto Lagrange L2 - esta é a melhor opção para colocar a estação no pólo sul da Lua.
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Os cientistas modelaram uma opção em que uma tripulação de quatro astronautas passaria cerca de sete dias na lua, variando o número de estágios e o tipo de combustível. No total, foram analisadas 39 variantes do futuro sistema de pouso do homem na lua.
Arquitetura de dois estágios
Primeiro, a equipe definiu um conjunto básico de soluções arquitetônicas: o número de estágios e o tipo de combustível para cada estágio do módulo de pouso. Em seguida, os dados foram resumidos na forma de modelos matemáticos, com a ajuda dos quais os pesquisadores realizaram um estudo abrangente das opções de construção do sistema, combinando várias soluções arquitetônicas. Na etapa final, foi analisado o espaço de decisão obtido e selecionadas as melhores opções, que podem ser do interesse de especialistas envolvidos no projeto de módulos de pouso lunar.
A análise mostrou que, para sistemas de uso único, a solução mais bem-sucedida seria uma arquitetura de dois estágios. No entanto, para navios reutilizáveis, os sistemas de estágio único e de três estágios estão rapidamente começando a competir com os sistemas de dois estágios. O mais bem-sucedido para missões lunares de curto prazo é um módulo reutilizável de estágio único em oxigênio líquido e hidrogênio líquido. No entanto, os autores enfatizam que esta é uma análise preliminar que não leva em consideração a segurança da tripulação, a probabilidade de sucesso da missão e os riscos de gerenciamento do projeto.
No futuro, os cientistas planejam expandir o escopo de seu trabalho e realizar um estudo abrangente da arquitetura do sistema de toda a infraestrutura de pesquisa, condição indispensável para todos os programas prospectivos de voos espaciais tripulados à Lua.
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