Один двигатель против нескольких двигателей для посадки на Луну

Действительно ли есть огромная разница в количестве лунной пыли, поднятой или потревоженной во время высадки на Луну при использовании одного двигателя по сравнению с использованием нескольких двигателей?

Я не думаю, что должна быть какая-то разница, потому что величина усилия, необходимая для мягкой посадки при одной и той же активной массе (масса корабля + масса топлива, оставшегося в баках) корабля, фиксирована, и это не имеет значения. если мы используем один двигатель, чтобы обеспечить силу F ньютонов, или четыре двигателя, каждый из которых обеспечивает F/4 ньютонов.

На пресс-конференции д-р К. Сиван, председатель Индийской организации космических исследований (ISRO), сообщил, что изначально лунный посадочный модуль «Викрам» имел только четыре двигателя для окончательного спуска, но в ходе испытаний они обнаружили, что четыре двигателя вызывают пыль. поднять много, из-за чего они добавили еще один двигатель в центре, который будет использоваться отдельно для мягкой посадки, чтобы свести к минимуму помехи от пыли. Лунная пыль считалась серьезной проблемой, поскольку она могла покрыть солнечные панели и чувствительные инструменты. Один из примеров (подтверждающий это), который я могу вспомнить, - это лунный посадочный модуль Аполлона, в котором для приземления использовался только один двигатель.

Я не могу понять, как количество поднятой пыли зависит от количества двигателей, используемых для приземления? Я думаю, что в ближайшем будущем космический корабль SpaceX может использовать три своих оптимизированных для вакуума двигателя Raptor для посадки на Луну. Как они предотвратят подъем пыли и покрытие мест обитания, солнечных батарей и т. д. лунным реголитом?

Было бы полезно, если бы вы могли объяснить, как количество двигателей влияет на возмущение, вызванное лунной пылью, и возможные способы использования нескольких двигателей и минимизации их влияния.

У меня есть подозрение, что это сложнее, чем «поднимать меньше» против «поднимать больше» пыли. Направление и размер рассеянных частиц также важны. Кольцо двигателей может оставить отверстие для частиц, вылетающих посередине, в то время как один двигатель может оттолкнуть их от космического корабля, когда он приземлится.
В то время как сила может быть одинаковой, давление может различаться, т. е. распространение одной и той же силы на четыре двигателя (и поэтому, вероятно, на большую площадь на поверхности) может поднять больше пыли к посадочному модулю, чем один двигатель, сосредоточенный на одной области (см. также предыдущий комментарий от uhoh).
@uhoh и BlueCoder: Спасибо за ваши комментарии (ответы :)). Если это так, то как Starship предотвратит попадание пыли в его двигатели на уровне моря, в то время как его оптимизированные для вакуума двигатели по периметру запускаются во время посадки?
Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что чем больше количество элементов, в данном случае двигателей, тем сложнее система и тем выше вероятность того, что что-то пойдет не так. Сравните количество стартовых двигателей, которые были у «Сатурна-5», с количеством стартовых двигателей, которые были у советской ракеты N1, и почему от N1 в конечном итоге отказались как от ракеты-носителя.
@ Фред, лично я не думаю, что количество двигателей будет большой проблемой. В Falcon Heavy есть 27 кречетов, в будущем бустере Starship будет 37 рапторов и так далее.
@Fred Я с нетерпением ждал комментария «больше двигателей = больше шансов на отказ». Интересно, почему тогда все гражданские реактивные транспортные средства многомоторные?
Этот веб-сайт не отвечает на вопрос, но содержит много ссылок на него для тех, кто заинтересован в их просмотре. Надеемся, что больше информации можно найти здесь: sciences.ucf.edu/class/landing-team/…

Ответы (1)

Беспокойство заключалось не в том, что лунная пыль поднимется и покроет солнечные батареи или приборы. Как указывалось в комментариях, проблема заключалась в том, что частицы пыли поднимались вверх и ударялись о нижний отсек посадочного модуля, повреждая или пробивая дыру.

Моделирование было выполнено для изучения взаимодействия шлейфа с почвой, четыре конуса шлейфа, когда они взаимодействуют с землей, динамика выхлопных газов такова, что частицы вылетают прямо рядом с центром посадочного модуля.

Единственной целью центрального двигателя было избежать этого

На конечном этапе посадочный модуль должен был использовать свои двигатели вместе с центральным двигателем с 10 метров, чтобы приземлиться.