Предыдущая публикация
Места посадки в Artemis III определены с использованием картографических и алгоритмических методов
Где было бы самое идеальное место посадки для экипажа Artemis III в системе посадки человека (HLS) компании SpaceX? Именно на это надеется ответить недавнее исследование , представленное Acta Astronautica и доступное на сервере препринтов arXiv , поскольку международная группа ученых исследовала возможные места посадки в районе южного полюса Луны, что произошло после того, как NASA выбрало 13 потенциальных регионов посадки в августе 2022 года и может также дать новые методы определения мест посадки для будущих миссий.13 потенциальных регионов посадки для миссии NASA Artemis III, каждый из которых имеет размеры примерно 15 на 15 километров (9,3 на 9,3 мили). Окончательные места посадки в этих регионах имеют размеры примерно 200 метров (656 футов) в поперечнике. Кредит: NASA
---------------
Здесь Universe Today обсуждает это исследование с доктором Хуаном Мигелем Санчесом-Лосано из Технического университета Картахены и доктором Элоем Пенья-Асенсио из Миланского политехнического университета относительно мотивации исследования, важных результатов, причин определения окончательного места посадки, местоположения кратера Шеклтона и того, мог ли бы посадочный модуль, меньший, чем HLS, изменить результат?
Итак, какова была мотивация исследования?
Доктор Санчес-Лосано рассказал Universe Today: «Нашей мотивацией было внести свой вклад в процесс выбора места посадки Artemis III, впервые внедрив в контекст исследования космоса методы, которые хорошо зарекомендовали себя в других областях исследований.
«В частности, мы определили, что географические информационные системы в сочетании с методологиями многокритериального принятия решений (ГИС-MCDM) могут обеспечить значительную ценность при оценке и расстановке приоритетов в отношении потенциальных мест посадки.
«Поэтому мы стремились продемонстрировать НАСА полезность этих методов и применить их на практике, определив и порекомендовав наиболее подходящие места посадки».
В ходе исследования ученые использовали эти методы для анализа 1247 мест в 13 потенциальных регионах посадки вблизи южного полюса Луны, ранее определенных НАСА, чтобы определить наиболее точные места посадки для HLS.
Они достигли этого, объединив свои методологии GIS-MCDM с алгоритмом «Технология порядка предпочтения по сходству с идеальным решением» (TOPSIS) для анализа определенных критериев: видимость лунной поверхности, линия прямой видимости для астронавтов HLS, области постоянной тени (PSR), воздействие солнечного света, прямая связь с Землей, геологические единицы и обилие мафических материалов (вулканические породы с высоким содержанием железа или магния).
Итак, каковы же наиболее значимые результаты этого исследования?
Доктор Пенья-Асенсио рассказал Universe Today: «Помимо демонстрации применимости MCDM к этим задачам, наш анализ определил площадку DM2 (Nobile Rim 2) как оптимальную посадочную площадку на основе таких критериев, как видимость, солнечное освещение, прямая связь с Землей, геологическое разнообразие и наличие основных материалов».
«Все девять лучших мест, определенных в нашем исследовании, находятся в этом регионе. Удивительно, но это место не входит в число самых любимых регионов в научном сообществе».
Участок DM2 является одним из самых дальних регионов посадки среди 13 кандидатов на посадку, расположенным примерно в 250 километрах (150 милях) от кратера Шеклтона, последний из которых имеет часть, расположенную непосредственно на южном полюсе Луны. Исследователи определили точное местоположение оптимального места посадки: 84°12'5.61" S и 60°41'59.61" E, которое находится недалеко от кратера PSR.
Причина, по которой кратеры PSR представляют интерес для исследований, заключается в том, что они настолько глубоки, что солнечный свет не достигал их глубин в течение миллиардов лет, что может привести к потенциальному наличию в них залежей водяного льда.
Итак, каковы были конкретные причины выбора площадки DM2 и какие существуют потенциальные резервные посадочные площадки?
Доктор Санчес-Лозано рассказал Universe Today: «Площадка DM2 обеспечивает исключительную производительность по нескольким ключевым критериям, включая самый высокий процент солнечного освещения, оптимальные пропорции исследуемых областей, содержащих лед, и расширенные окна связи с Землей. Сила методологии принятия решений, которую мы использовали, в частности, метода TOPSIS, заключается в ее компенсаторной природе.
«Этот подход позволяет компенсировать критерии с приемлемыми значениями другими, имеющими отличные значения, что приводит к комплексному ранжированию альтернатив. Следовательно, смежные с оптимальным местоположением посадочные площадки также могут представлять собой весьма жизнеспособные варианты с высокой степенью приемлемости».
Что касается резервных площадок, доктор Пенья-Асенсио рассказал Universe Today: «В качестве потенциальных резервных площадок мы считаем DM1 (Край Амундсена) особенно привлекательным, поскольку он предлагает места с неизменно высокими средними значениями по всем оцениваемым параметрам. Мы также выделяем площадку 004, расположенную в центре края кратера Шеклтона, которую наш анализ определяет как одну из лучших посадочных площадок».
Как уже отмечалось, одним из основных критериев определения наиболее оптимального места посадки является HLS, в рамках которого будет предпринята попытка высадить первых людей на поверхность Луны впервые со времен миссии «Аполлон-17» в 1972 году. Однако высота HLS почти в 10 раз больше высоты посадочного модуля «Аполлона» — 50 метров (160 футов) и 5,5 метра (17,9 фута) соответственно, что означает, что посадка более крупного космического корабля имеет свои преимущества и сложности.
Для контекста, первоначальный проект космического корабля для Apollo предусматривал посадку большого космического корабля на поверхность Луны, известную как прямое восхождение, которое Вернер фон Браун изначально поддерживал. Однако метод прямого восхождения был отменен в пользу метода Lunar Orbit Rendezvous (LOR), который, как утверждается, менее рискован из-за того, что на поверхность Луны должен был приземлиться меньший космический корабль.
---------------
Здесь Universe Today обсуждает это исследование с доктором Хуаном Мигелем Санчесом-Лосано из Технического университета Картахены и доктором Элоем Пенья-Асенсио из Миланского политехнического университета относительно мотивации исследования, важных результатов, причин определения окончательного места посадки, местоположения кратера Шеклтона и того, мог ли бы посадочный модуль, меньший, чем HLS, изменить результат?
Итак, какова была мотивация исследования?
Доктор Санчес-Лосано рассказал Universe Today: «Нашей мотивацией было внести свой вклад в процесс выбора места посадки Artemis III, впервые внедрив в контекст исследования космоса методы, которые хорошо зарекомендовали себя в других областях исследований.
«В частности, мы определили, что географические информационные системы в сочетании с методологиями многокритериального принятия решений (ГИС-MCDM) могут обеспечить значительную ценность при оценке и расстановке приоритетов в отношении потенциальных мест посадки.
«Поэтому мы стремились продемонстрировать НАСА полезность этих методов и применить их на практике, определив и порекомендовав наиболее подходящие места посадки».
В ходе исследования ученые использовали эти методы для анализа 1247 мест в 13 потенциальных регионах посадки вблизи южного полюса Луны, ранее определенных НАСА, чтобы определить наиболее точные места посадки для HLS.
Они достигли этого, объединив свои методологии GIS-MCDM с алгоритмом «Технология порядка предпочтения по сходству с идеальным решением» (TOPSIS) для анализа определенных критериев: видимость лунной поверхности, линия прямой видимости для астронавтов HLS, области постоянной тени (PSR), воздействие солнечного света, прямая связь с Землей, геологические единицы и обилие мафических материалов (вулканические породы с высоким содержанием железа или магния).
Итак, каковы же наиболее значимые результаты этого исследования?
Доктор Пенья-Асенсио рассказал Universe Today: «Помимо демонстрации применимости MCDM к этим задачам, наш анализ определил площадку DM2 (Nobile Rim 2) как оптимальную посадочную площадку на основе таких критериев, как видимость, солнечное освещение, прямая связь с Землей, геологическое разнообразие и наличие основных материалов».
«Все девять лучших мест, определенных в нашем исследовании, находятся в этом регионе. Удивительно, но это место не входит в число самых любимых регионов в научном сообществе».
Участок DM2 является одним из самых дальних регионов посадки среди 13 кандидатов на посадку, расположенным примерно в 250 километрах (150 милях) от кратера Шеклтона, последний из которых имеет часть, расположенную непосредственно на южном полюсе Луны. Исследователи определили точное местоположение оптимального места посадки: 84°12'5.61" S и 60°41'59.61" E, которое находится недалеко от кратера PSR.
Причина, по которой кратеры PSR представляют интерес для исследований, заключается в том, что они настолько глубоки, что солнечный свет не достигал их глубин в течение миллиардов лет, что может привести к потенциальному наличию в них залежей водяного льда.
Итак, каковы были конкретные причины выбора площадки DM2 и какие существуют потенциальные резервные посадочные площадки?
Доктор Санчес-Лозано рассказал Universe Today: «Площадка DM2 обеспечивает исключительную производительность по нескольким ключевым критериям, включая самый высокий процент солнечного освещения, оптимальные пропорции исследуемых областей, содержащих лед, и расширенные окна связи с Землей. Сила методологии принятия решений, которую мы использовали, в частности, метода TOPSIS, заключается в ее компенсаторной природе.
«Этот подход позволяет компенсировать критерии с приемлемыми значениями другими, имеющими отличные значения, что приводит к комплексному ранжированию альтернатив. Следовательно, смежные с оптимальным местоположением посадочные площадки также могут представлять собой весьма жизнеспособные варианты с высокой степенью приемлемости».
Что касается резервных площадок, доктор Пенья-Асенсио рассказал Universe Today: «В качестве потенциальных резервных площадок мы считаем DM1 (Край Амундсена) особенно привлекательным, поскольку он предлагает места с неизменно высокими средними значениями по всем оцениваемым параметрам. Мы также выделяем площадку 004, расположенную в центре края кратера Шеклтона, которую наш анализ определяет как одну из лучших посадочных площадок».
Как уже отмечалось, одним из основных критериев определения наиболее оптимального места посадки является HLS, в рамках которого будет предпринята попытка высадить первых людей на поверхность Луны впервые со времен миссии «Аполлон-17» в 1972 году. Однако высота HLS почти в 10 раз больше высоты посадочного модуля «Аполлона» — 50 метров (160 футов) и 5,5 метра (17,9 фута) соответственно, что означает, что посадка более крупного космического корабля имеет свои преимущества и сложности.
Для контекста, первоначальный проект космического корабля для Apollo предусматривал посадку большого космического корабля на поверхность Луны, известную как прямое восхождение, которое Вернер фон Браун изначально поддерживал. Однако метод прямого восхождения был отменен в пользу метода Lunar Orbit Rendezvous (LOR), который, как утверждается, менее рискован из-за того, что на поверхность Луны должен был приземлиться меньший космический корабль.
05:43
Места посадок в 3Dсделанных на основе снимков от японского лунника Кагуя который картографировал Луну в 3D
-------------------
Таким образом, если бы использовался посадочный модуль меньшего размера, чем HLS (т.е. размером с Apollo), как бы это повлияло на выбор места посадки?
Доктор Пенья-Асенсио рассказал Universe Today: «Это напрямую повлияет на наши результаты, поскольку мы учитывали такие критерии, как солнечное освещение посадочного модуля, получаемое для подзарядки энергии, видимость из иллюминаторов посадочного модуля, помогающую астронавтам проводить внекорабельные полеты и позволяющую проводить научные исследования внутри корабля, а также прямую связь с Землей».
«Более низкий посадочный модуль может усугубить проблемы, связанные с местным рельефом, затрудняя обзор и попадание солнечного света. Однако он также может повысить устойчивость посадочного модуля (за счет снижения высоты его центра масс), потенциально снижая ограничения безопасности, связанные с уклоном местности, и тем самым открывая новые возможности для посадки в целях исследования».
Пока продолжаются споры о местах посадки миссии Artemis III, в настоящее время НАСА планирует запустить Artemis II в конце следующего года с экипажем из четырех человек, чья миссия будет заключаться в облете Луны и возвращении на Землю, как это было в случае с Apollo 8 в декабре 1968 года.
Кроме того, коммерческая космическая отрасль предпринимает собственные попытки совершить посадку вблизи южного полюса Луны с помощью предстоящей миссии IM-2, предоставленной компанией Intuitive Machines, которая ранее в этом году успешно посадила первый американский космический аппарат на Луну впервые с 1972 года.
Это исследование показывает, что для определения оптимальных мест посадки для миссий Artemis и, возможно, других миссий к другим планетным телам по всей Солнечной системе можно использовать множество методов, в частности, использование алгоритмов картирования и машинного обучения.
Таким образом, по мере приближения миссии «Артемида III» и первой высадки человека со времен «Аполлона-17» эти методы будут продолжать развиваться и совершенствоваться с целью разработки более совершенных методов посадки по мере того, как человечество продолжает свое путешествие в космос.
Доктор Санчес-Лосано рассказал изданию Universe Today: «Это исследование демонстрирует, как методологии из области инженерных проектов и делового мира, такие как методы принятия многокритериальных решений, могут применяться для решения задач принятия решений, представляющих интерес для международного астрономического сообщества, таких как предлагаемый пример: выбор оптимального места посадки для миссии Artemis III».
#Артемида3
-------------------
Таким образом, если бы использовался посадочный модуль меньшего размера, чем HLS (т.е. размером с Apollo), как бы это повлияло на выбор места посадки?
Доктор Пенья-Асенсио рассказал Universe Today: «Это напрямую повлияет на наши результаты, поскольку мы учитывали такие критерии, как солнечное освещение посадочного модуля, получаемое для подзарядки энергии, видимость из иллюминаторов посадочного модуля, помогающую астронавтам проводить внекорабельные полеты и позволяющую проводить научные исследования внутри корабля, а также прямую связь с Землей».
«Более низкий посадочный модуль может усугубить проблемы, связанные с местным рельефом, затрудняя обзор и попадание солнечного света. Однако он также может повысить устойчивость посадочного модуля (за счет снижения высоты его центра масс), потенциально снижая ограничения безопасности, связанные с уклоном местности, и тем самым открывая новые возможности для посадки в целях исследования».
Пока продолжаются споры о местах посадки миссии Artemis III, в настоящее время НАСА планирует запустить Artemis II в конце следующего года с экипажем из четырех человек, чья миссия будет заключаться в облете Луны и возвращении на Землю, как это было в случае с Apollo 8 в декабре 1968 года.
Кроме того, коммерческая космическая отрасль предпринимает собственные попытки совершить посадку вблизи южного полюса Луны с помощью предстоящей миссии IM-2, предоставленной компанией Intuitive Machines, которая ранее в этом году успешно посадила первый американский космический аппарат на Луну впервые с 1972 года.
Это исследование показывает, что для определения оптимальных мест посадки для миссий Artemis и, возможно, других миссий к другим планетным телам по всей Солнечной системе можно использовать множество методов, в частности, использование алгоритмов картирования и машинного обучения.
Таким образом, по мере приближения миссии «Артемида III» и первой высадки человека со времен «Аполлона-17» эти методы будут продолжать развиваться и совершенствоваться с целью разработки более совершенных методов посадки по мере того, как человечество продолжает свое путешествие в космос.
Доктор Санчес-Лосано рассказал изданию Universe Today: «Это исследование демонстрирует, как методологии из области инженерных проектов и делового мира, такие как методы принятия многокритериальных решений, могут применяться для решения задач принятия решений, представляющих интерес для международного астрономического сообщества, таких как предлагаемый пример: выбор оптимального места посадки для миссии Artemis III».
#Артемида3
Следующая публикация
Нет комментариев