Un groupe de chercheurs, utilisant des modèles mathématiques, a étudié diverses configurations de modules d'atterrissage spatiaux. Afin de déterminer la meilleure façon d'atterrir les astronautes sur la lune et de les ramener à la station lunaire orbitale - le soi-disant "dernier kilomètre" - le tout dans le cadre du programme Artemis de la NASA.
Les scientifiques ont développé des modèles mathématiques pour évaluer les schémas d'alunissage les plus prometteurs pour le programme Artemis lancé par le gouvernement américain en 2017. L'objectif du programme est d'amener des personnes au pôle sud de la Lune d'ici 2024. Dans le cadre du programme, il est prévu d'utiliser la nouvelle passerelle de plate-forme orbitale lunaire Lunar Gateway comme station spatiale permanente, d'où des modules réutilisables conduiront des astronautes sur la Lune. La mise en œuvre du nouveau concept nécessite le développement de nouveaux schémas d'atterrissage à la surface de la Lune.
Lors de la modélisation, les chercheurs ont supposé que la plate-forme Lunar Gateway serait située sur une ligne presque droite de l'orbite du halo près du point de Lagrange L2 - c'est la meilleure option pour placer la station au pôle sud de la Lune.
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Les scientifiques ont modélisé une option dans laquelle un équipage de quatre astronautes passerait environ sept jours sur la lune, en faisant varier le nombre d'étages et le type de carburant. Au total, 39 variantes du futur système d'atterrissage d'un homme sur la lune ont été analysées.
Architecture en deux étapes
Tout d'abord, l'équipe a défini un ensemble de base de solutions architecturales : le nombre d'étages et le type de carburant pour chaque étage de l'atterrisseur. Après cela, les données ont été résumées sous la forme de modèles mathématiques, à l'aide desquels les chercheurs ont mené une étude approfondie des options de construction du système, combinant diverses solutions architecturales. Au stade final, l'espace de décision obtenu a été analysé et les meilleures options ont été sélectionnées, ce qui peut intéresser les spécialistes engagés dans la conception de modules d'atterrissage lunaire.
L'analyse a montré que pour les systèmes à usage unique, la solution la plus efficace serait une architecture en deux étapes. Cependant, pour les navires réutilisables, les systèmes à un étage et à trois étages commencent rapidement à concurrencer les systèmes à deux étages. Le plus réussi pour les missions lunaires à court terme est un module réutilisable à un étage sur l'oxygène liquide et l'hydrogène liquide. Cependant, les auteurs soulignent qu'il s'agit d'une analyse préliminaire qui ne prend pas en compte la sécurité de l'équipage, la probabilité de réussite de la mission et les risques de gestion de projet.
À l'avenir, les scientifiques prévoient d'élargir la portée de leurs travaux et de mener une étude approfondie de l'architecture système de l'ensemble de l'infrastructure de recherche, condition indispensable à tous les programmes potentiels de vols spatiaux habités vers la Lune.
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