Kada se lender spusti prema mesecu – ili kamenoj planeti, asteroidu ili kometi – izduvni oblak rakete stupa u interakciju sa površinom, izazivajući eroziju i podižući čestice regolita. Nastali pokrivač prašnjavih ostataka može stvoriti opasan efekat zatamnjenja, ograničavajući vidljivost i potencijalno oštetivši svemirsku letjelicu ili obližnju opremu.
U časopisu Phisics of Fluids, istraživači sa Nacionalnog univerziteta Čungnam, Univerziteta u Edinburgu, Nacionalnog univerziteta Gjeongsang i Korejskog instituta za nauku i tehnologiju razvili su model za opisivanje interakcije između oblaka rakete i površine planetarnog tela. u uslovima skoro vakuuma. Rezultati se mogu koristiti za procenu bezbednosti i izvodljivosti predloženog mesta za sletanje i za optimizaciju dizajna svemirskih letelica i raketnih motora za planetarna sletanja.
„Razumevanje interakcije između oblaka rakete i površine važno je za bezbednost i uspeh svemirskih misija u smislu kontaminacije i erozije, tačnosti sletanja, planetarne zaštite i inženjerskog dizajna, kao i za naučno razumevanje i buduća istraživanja“, rekao je autor Bioung Jae Kim sa Nacionalnog univerziteta Chungnam.
Računski okvir obuhvata informacije o raketi, njenim motorima, i površinskom sastavu i topografiji, kao i atmosferskim uslovima i gravitacionim silama na mestu sletanja.
Uzimajući u obzir interakciju gasa sa čvrstim česticama kao sistem jednačina, simulacija procenjuje oblik i veličinu oblaka, temperaturu i pritisak perjanice i površine, i količinu erodiranog ili izmeštenog materijala. To radi na način koji je računarski efikasniji od prethodnih metoda.
„Naš alat može da simulira problem interakcije površine oblaka na osnovnom nivou (npr. formiranje obrasca pražnjenja i razvoj modela erozije) i za praktične inženjerske primene (npr. predviđanje putanja čestica kako bi se izbeglo oštećenje lendera i prethodno uspostavljenih lokacija i planiranje spuštanja /scenari uspona)“, rekla je Kim.
U modelu su male čestice regolita dostigle velike visine i izazvale ozbiljne efekte zatamnjenja tokom uspona i spuštanja. Nasuprot tome, veće čestice sa povećanom visinom kreveta dovele su do povoljnijeg statusa zatamnjenja.
„Uvidi stečeni iz ove studije o efektima različitih parametara na interakciju perjana i površine mogu da doprinesu razvoju efikasnijih i efikasnijih tehnologija sletanja“, rekao je Kim. „Studija takođe baca svetlo na ucrtane obrasce pražnjenja koji se mogu primetiti na planetarnim površinama, što može pružiti dragocene informacije za buduća naučna istraživanja planetarnih tela.“
Istraživači planiraju da poboljšaju mogućnosti okvira kako bi uključili složeniju fiziku, kao što su hemijske reakcije i sudari čvrstih čestica. Oni veruju da se model može primeniti na druge scenarije fizike, uključujući sisteme za isporuku lekova bez igle.
