飛行中氧化鋁噴霧技術(shù)讓月球登陸器在著陸前優(yōu)化地面 創(chuàng)造合適的著陸點(diǎn)

　　Masten空間系統(tǒng)公司正在研究一種方法，以保護(hù)未來(lái)的月球著陸器在著陸時(shí)不受其發(fā)動(dòng)機(jī)吹飛的泥沙的影響，其設(shè)想的方法是將氧化鋁陶瓷顆粒注入火箭發(fā)動(dòng)機(jī)煙塵中，將月球塵埃粘在一起，在著陸前創(chuàng)造自己的“著陸墊”。美國(guó)宇航局返回月球并在那里建立永久的人類存在的目標(biāo)是雄心勃勃的，并提出了一些嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

　　月球的大部分表面都覆蓋著雷石，雷石由小的灰塵和較大的顆粒組成，是月球在數(shù)十億年來(lái)被隕石撞擊后產(chǎn)生的。在沒(méi)有水或大氣層持續(xù)沖刷與摩擦的情況下，這些顆粒具有尖銳、鋸齒狀的形狀，使它們對(duì)從機(jī)械到宇航服的一切帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

　　在阿波羅時(shí)代，這已經(jīng)讓科研人員很頭疼，當(dāng)時(shí)的雷石不但導(dǎo)致他們的設(shè)備磨損得比預(yù)期的快，還對(duì)宇航員的登月艙和他們留在表面的實(shí)驗(yàn)造成了危害。這是因?yàn)閬?lái)自航天器引擎的動(dòng)能將每個(gè)粒子變成一塊在真空中以3000米/秒（1000英尺/秒）飛行的彈片。這對(duì)阿波羅登月艙來(lái)說(shuō)已經(jīng)夠糟的了，當(dāng)時(shí)它在充滿燃料的情況下重達(dá)15噸，而為未來(lái)任務(wù)計(jì)劃的著陸器甚至在著陸時(shí)將重達(dá)20至60噸。這將需要更大推力的發(fā)動(dòng)機(jī)，這意味著當(dāng)火箭在月球表面炸出一個(gè)深坑時(shí)，拋出的灰塵將在更大的范圍內(nèi)產(chǎn)生更大的危險(xiǎn)。

　　顯然，解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是建立像地面機(jī)場(chǎng)使用的降落區(qū)域和跑道那樣的著陸場(chǎng)，以防止噴氣反沖的損害。不幸的是，兩者很難同時(shí)進(jìn)行。

　　合理的做法是建造某種加固的著陸器，作為探路者，然后為后續(xù)的著陸建造墊，但是，據(jù)Masten說(shuō)，這些墊子建造任務(wù)將花費(fèi)1.2億美元，這不是很合算。

　　正在與蜜蜂機(jī)器人公司、德克薩斯農(nóng)工大學(xué)和中佛羅里達(dá)大學(xué)合作開(kāi)發(fā)的飛行中氧化鋁噴霧技術(shù)（FAST）項(xiàng)目在美國(guó)宇航局創(chuàng)新先進(jìn)概念獎(jiǎng)第一階段下，已經(jīng)完成了對(duì)這一概念長(zhǎng)達(dá)一年的初步研究。

　　在FAST中，氧化鋁陶瓷顆粒在著陸器下降時(shí)被注入火箭羽流中。這些顆粒涂在著陸器下面的表面，將雷石鞏固成具有更多熱和燒蝕阻力的硬墊。這不僅在下降過(guò)程中保護(hù)著陸器，而且在它再次起飛返回月球軌道時(shí)也能保護(hù)它。

　　為了使這一想法得以實(shí)現(xiàn)，Masten及其合作伙伴探討了墊子的最佳厚度，如何確定陶瓷顆粒將如何粘在一起，它們將如何在火箭煙羽內(nèi)的熱量中生存，最佳沉積率應(yīng)該是什么，當(dāng)著陸器在上面盤(pán)旋時(shí)，顆粒將如何粘附在雷石上形成固體墊，以及墊子在阻止灰塵散落方面的效果如何。

　　此外，該團(tuán)隊(duì)使用馬斯特恩的垂直起飛和著陸火箭進(jìn)行了熱發(fā)射著陸模擬測(cè)試。從這些測(cè)試中可以確定，即使對(duì)于像阿特米斯號(hào)載人著陸器這樣大的飛船，這個(gè)想法也是可行的，而且墊子的建造可以由發(fā)動(dòng)機(jī)煙羽的大小和溫度來(lái)控制。

　　就阿蒂米斯號(hào)著陸器而言，這需要將直徑約為0.5毫米的氧化鋁陶瓷顆粒注入火箭煙羽，并鋪設(shè)一個(gè)1毫米厚的初始層，然后用直徑為0.024毫米的顆粒進(jìn)行噴涂，這些顆粒在被引入煙羽時(shí)將會(huì)融化。在10秒鐘內(nèi)，F(xiàn)AST可以在一個(gè)6米（20英尺）直徑的圓圈上鋪設(shè)186公斤（410磅）的顆粒。然后，著陸器將再盤(pán)旋2.5秒，而墊子在著陸前會(huì)被冷卻。

　　Masten說(shuō)，下一步將是在月球環(huán)境中測(cè)試這一概念。如果成功，它可以大大降低探索和開(kāi)發(fā)月球的成本，不僅為在月球，而且為火星和太陽(yáng)系其他地方的新任務(wù)開(kāi)辟道路。