Motor único versus motores múltiples para el alunizaje

¿Realmente hay una gran diferencia en la cantidad de polvo lunar perturbado o levantado durante un alunizaje mientras se usa un solo motor en comparación con el uso de múltiples motores?

No creo que deba haber ninguna diferencia porque la cantidad de fuerza requerida para un aterrizaje suave para la misma masa activa (masa de la nave espacial + masa de combustible que queda en los tanques) de la nave espacial es fija y no importa. si usamos un solo motor para proporcionar una fuerza de F newtons o cuatro motores, cada uno proporcionando F/4 newtons.

En una conferencia de prensa, Dr.K.Sivan, presidente de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO), dijo que inicialmente, el módulo de aterrizaje lunar Vikram tenía solo cuatro motores para el descenso final, pero en las pruebas encontraron que los cuatro motores causan que el polvo se levante. elevar mucho, por lo que agregaron un motor más en el centro que se usará solo para un aterrizaje suave, para minimizar el polvo que se levanta. El polvo lunar se consideró un problema importante, ya que podría cubrir los paneles solares y los instrumentos sensibles. Uno de los ejemplos (que respalda esto), que se me ocurre es el Apollo Lunar Lander, que usó solo un motor para el aterrizaje.

No puedo entender, ¿cómo depende la cantidad de polvo levantado de la cantidad de motores utilizados para un aterrizaje? En un futuro cercano, creo que Starship de SpaceX podría estar usando tres de sus motores Raptor optimizados para vacío para el alunizaje. ¿Cómo evitarán que el polvo se eleve y cubra hábitats, paneles solares, etc., con regolito lunar?

Sería útil si pudiera explicar cómo la cantidad de motores influye en la perturbación causada al polvo lunar y las posibles formas de usar múltiples motores y minimizar su efecto.

Tengo el presentimiento de que es más complejo que "levantar menos" frente a "levantar más" polvo. La dirección y el tamaño de las partículas dispersadas también son importantes. Un anillo de motores podría dejar un agujero para que las partículas salgan disparadas por el medio, mientras que un solo motor podría alejarlas de la nave espacial cuando aterriza.
Si bien la fuerza puede ser la misma, la presión puede diferir, es decir, distribuir la misma fuerza en cuatro motores (y probablemente en un área más grande en la superficie) podría levantar más polvo hacia el módulo de aterrizaje que un motor enfocado en una sola área (ver también comentario anterior de uhoh).
@uhoh y BlueCoder: Gracias por sus comentarios (respuestas :)). Si ese es el caso, ¿cómo evitará Starship que entre polvo en sus motores a nivel del mar mientras sus motores optimizados para vacío en el perímetro se encienden durante el aterrizaje?
La otra cosa a considerar es que cuanto mayor sea el número de elementos, en este caso los motores, más complejo será el sistema y mayor será la posibilidad de que algo salga mal. Compare la cantidad de motores de lanzamiento que tenía un Saturn V con la cantidad de motores de lanzamiento que tenía el cohete soviético N1 y por qué el N1 finalmente fue abandonado como vehículo de lanzamiento.
@Fred, personalmente no creo que la cantidad de motores sea una gran preocupación. Falcon Heavy tiene 27 esmerejones, el próximo refuerzo de nave estelar tendrá 37 aves rapaces y así uno.
@Fred Estaba esperando ansiosamente el comentario "más motores = más posibilidades de falla". Me pregunto por qué los aviones de transporte civil son todos multimotores, entonces.
Este sitio web no responde la pregunta, pero contiene muchas referencias al respecto para alguien interesado en revisarlas. Esperemos que se pueda encontrar más información en: sciences.ucf.edu/class/landing-team/…

Respuestas (1)

La preocupación no era que el polvo lunar se eleve y cubra los paneles o instrumentos solares. La preocupación, como se señaló en los comentarios, es que las partículas de polvo se elevan y golpean la bahía inferior del módulo de aterrizaje y dañan o perforan un agujero.

La simulación se realizó para estudiar la interacción del penacho con el suelo, los cuatro conos del penacho cuando interactúan con el suelo, la dinámica de los gases de escape es tal que hará que las partículas se lancen directamente cerca del centro del módulo de aterrizaje.

El único propósito del motor central era evitar esto.

En la fase final, se suponía que el módulo de aterrizaje usaría sus propulsores junto con el motor central desde 10 metros para aterrizar.