La campaña Artemisa de la Nasa utilizará sistemas de aterrizaje tripulado, proporcionados por SpaceX y Blue Origin, para transportar de forma segura a la tripulación hacia y desde la superficie lunar, en preparación para futuras misiones tripuladas a Marte.
A medida que los módulos de aterrizaje tocan tierra y despegan de la Luna, las columnas de humo de los cohetes afectarán la capa superior del suelo lunar, llamada regolito. Al encenderse los motores del módulo de aterrizaje para desacelerar antes del aterrizaje, podrían crear cráteres e inestabilidad en el área bajo el módulo, y enviar partículas de regolito a alta velocidad en diversas direcciones.
Para comprender mejor la física que rige la interacción de los gases de escape de los sistemas comerciales de aterrizaje humano con la superficie lunar, ingenieros y científicos del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la Nasa en Huntsville, Alabama, probaron recientemente un motor de cohete híbrido de 35,5 centímetros más de 30 veces. Este motor, impreso en 3D y desarrollado en la Universidad Estatal de Utah en Logan, Utah, enciende combustible sólido y una corriente de oxígeno gaseoso para crear una potente corriente de gases de escape.
“Artemisa se basa en lo aprendido de las misiones Apolo a la Luna. La Nasa aún tiene mucho que aprender sobre cómo se verán afectados el regolito y la superficie cuando una nave espacial mucho más grande que el módulo de excursión lunar Apolo alunice, ya sea en la Luna para Artemisa o en Marte para futuras misiones”, declaró Manish Mehta, ingeniero jefe de la disciplina de Pluma y Entornos Aeronáuticos del Sistema de Aterrizaje Humano. “Lanzar un motor de cohete híbrido en un campo simulado de regolito lunar en una cámara de vacío no se ha logrado en décadas. La Nasa podrá tomar los datos de la prueba y ajustarlos a las condiciones de vuelo para ayudarnos a comprender mejor la física, consolidar nuestros modelos de datos y, en última instancia, hacer que el aterrizaje en la Luna sea más seguro para los astronautas de Artemisa”.
De las 30 pruebas de encendido realizadas en el Área de Desarrollo de Componentes del Centro Marshall de la Nasa, 28 se realizaron en condiciones de vacío y dos a presión ambiente. Las pruebas en Marshall garantizan que el motor se encenderá de forma fiable durante las pruebas de interacción de la columna con la superficie en la esfera de vacío de 18 metros en el Centro de Investigación Langley de la Nasa en Hampton, Virginia, a finales de este año.
Una vez finalizadas las pruebas en el laboratorio Marshall de la Nasa, el motor se enviará al centro Langley. Los equipos de prueba de Langley volverán a encender el motor híbrido, pero esta vez en un regolito lunar simulado, llamado Black Point-1, en la esfera de vacío de 18 metros. Al encender el motor desde diferentes alturas, los ingenieros medirán el tamaño y la forma de los cráteres que crea el escape del cohete, así como la velocidad y la dirección en que se desplazan las partículas de regolito lunar simulado al impactar con el escape del motor.
“Estamos recuperando la capacidad de caracterizar los efectos de los motores de cohetes que interactúan con la superficie lunar mediante pruebas terrestres en una gran cámara de vacío; las últimas realizadas en estas instalaciones fueron para los programas Apolo y Viking. Los módulos de aterrizaje que van a la Luna a través de Artemisa son mucho más grandes y potentes, por lo que necesitamos nuevos datos para comprender la compleja física del aterrizaje y el ascenso”, declaró Ashley Korzun, investigadora principal de las pruebas de interacción de la columna de vapor con la superficie en Langley. “Utilizaremos el motor híbrido en la segunda fase de las pruebas para capturar datos en condiciones que simulan fielmente las de un motor de cohete real. Nuestra investigación reducirá el riesgo para la tripulación, el módulo de aterrizaje, las cargas útiles y los recursos de superficie”.
