Estudo do efeito da erosão eólica na superfície lunar - Novos resultados alcançados pela MUST na aplicação de dados científicos de Chang'e-4
13/07/2021
13/07/2021
A erosão eólica, ou seja erosão causada pelo vento, é um dos processos geológicos básicos que ocorrem nas superfícies dos planetas telúricos com atmosfera. A Lua é um objecto celeste sem atmosfera, por isso é geralmente difícil estudar o efeito da erosão eólica sobre a morfologia da superfície da Lua. No entanto, durante o processo de aterragem da nave espacial, a pluma gerada pelo motor de impulso variável pode ter um forte impacto na superfície lunar, resultando no rápido transporte de poeira e erosão da superfície da Lua. Portanto, a aterragem suave da sonda proporciona uma importante oportunidade para estudar os processos de erosão eólica na superfície de objectos celestes sem atmosfera.
Recentemente, uma equipa de investigação científica liderada pelo Professor Associado Zhang Xiaoping do Laboratório de Ciência de Lua e Planeta da Universidade de Ciência e Tecnologia de Macau (MUST) adoptou um método inovador que combina análise de imagem e simulação numérica para analisar os dados da câmara de aterragem de Chang'e-4 e da câmara panorâmica, e obteve dados chave tais como o ângulo de divergência de poeira, volume de poeira, profundidade de erosão do solo lunar e faixa de erosão durante a aterragem do módulo de alunagem Chang'e-4. Este estudo contou com a participação do estudante de doutoramento You Jilin da MUST, Engenheiro Sénior Li Cunhui e Engenheira Zhang Haiyan do Instituto de Tecnologia e Física Espacial de Lanzhou, e investigador Zhang He, Director Executivo do Projecto da Sonda Chang'e-4.
O ângulo máximo de divergência de poeira medido pela equipa de investigação utilizando a imagem de aterragem de Chang'e-4 é superior a 7°, o que é maior do que o ângulo de cerca de 3° obtido sob as condições simuladas do nível de superfície lunar horizontal. Isto deve-se principalmente ao facto de que Chang'e-4 pousou numa superfície inclinada de 4-5°. Ao mesmo tempo, a faixa de erosão da pluma medida é muito maior do que o valor estimado do modelo de erosão, indicando que o modelo de erosão anterior precisa de ser melhorado, além disso os factores importantes tais como topografia local, distribuição do ângulo de divergência de poeira, e propriedades da mecânica do solo lunar não podem ser ignorados.
Os resultados da análise baseada nas imagens de aterragem de Chang'e-4 não só examinam o modelo de erosão de pluma - poeira existente e fornecem métodos de optimização para melhorar o modelo, mas também fornecem orientação para a selecção de estratégias de engenharia para missões de exploração lunar subsequentes. Por exemplo, a poeira começa a ser levantada quando o bico de Chang'e-4 está 13m acima da superfície lunar. Portanto, um módulo de alunagem semelhante a Chang'e-4 deve seleccionar um local de aterragem a uma altura superior a 13m para evitar a influência da poeira. O ângulo máximo de divergência de poeira medido e a localização de levantamento de poeira (raio de erosão interna r0) podem ser utilizados para estimar a faixa de impacto de levantamento de poeira e fornecer uma referência para a concepção da protecção contra a poeira em missões subsequentes. Ao mesmo tempo, a análise mostra que a profundidade de erosão do solo lunar está positivamente correlacionada com a elevação topográfica local, o que significa que, do ponto de vista da segurança da engenharia, o módulo de alunagem deve escolher com prioridade uma área plana na superfície lunar para aterrar, a fim de minimizar os efeitos adversos da poeira nos equipamentos do mesmo.
Os resultados do estudo foram publicados na Acta Astronautica sob o título “Analysis of plume-lunar surface interaction and soil erosion during the Chang'E-4 landing process”, que foi altamente avaliado pelos revisores “This is an extremely interesting subject. It is highly important research and it represents crucial improvements in technique. It is an excellent manuscript on a crucially important topic. I give it my highest recommendation to be published”. Os resultados do estudo foram apresentados na página pública oficial de Weibo e na conta pública de WeChat do “Projecto de Exploração Lunar da China” e na conta pública de Wechat da “Ciência Planetária”. Este trabalho foi subsidiado pelo Fundo para o Desenvolvimento das Ciências e da Tecnologia de Macau (008/2017/AFJ, 0042/2018/A2), pela Fundação para a Ciência Natural da China (11761161001, 41941001) e por outros projectos.
Recentemente, uma equipa de investigação científica liderada pelo Professor Associado Zhang Xiaoping do Laboratório de Ciência de Lua e Planeta da Universidade de Ciência e Tecnologia de Macau (MUST) adoptou um método inovador que combina análise de imagem e simulação numérica para analisar os dados da câmara de aterragem de Chang'e-4 e da câmara panorâmica, e obteve dados chave tais como o ângulo de divergência de poeira, volume de poeira, profundidade de erosão do solo lunar e faixa de erosão durante a aterragem do módulo de alunagem Chang'e-4. Este estudo contou com a participação do estudante de doutoramento You Jilin da MUST, Engenheiro Sénior Li Cunhui e Engenheira Zhang Haiyan do Instituto de Tecnologia e Física Espacial de Lanzhou, e investigador Zhang He, Director Executivo do Projecto da Sonda Chang'e-4.
O ângulo máximo de divergência de poeira medido pela equipa de investigação utilizando a imagem de aterragem de Chang'e-4 é superior a 7°, o que é maior do que o ângulo de cerca de 3° obtido sob as condições simuladas do nível de superfície lunar horizontal. Isto deve-se principalmente ao facto de que Chang'e-4 pousou numa superfície inclinada de 4-5°. Ao mesmo tempo, a faixa de erosão da pluma medida é muito maior do que o valor estimado do modelo de erosão, indicando que o modelo de erosão anterior precisa de ser melhorado, além disso os factores importantes tais como topografia local, distribuição do ângulo de divergência de poeira, e propriedades da mecânica do solo lunar não podem ser ignorados.
Os resultados da análise baseada nas imagens de aterragem de Chang'e-4 não só examinam o modelo de erosão de pluma - poeira existente e fornecem métodos de optimização para melhorar o modelo, mas também fornecem orientação para a selecção de estratégias de engenharia para missões de exploração lunar subsequentes. Por exemplo, a poeira começa a ser levantada quando o bico de Chang'e-4 está 13m acima da superfície lunar. Portanto, um módulo de alunagem semelhante a Chang'e-4 deve seleccionar um local de aterragem a uma altura superior a 13m para evitar a influência da poeira. O ângulo máximo de divergência de poeira medido e a localização de levantamento de poeira (raio de erosão interna r0) podem ser utilizados para estimar a faixa de impacto de levantamento de poeira e fornecer uma referência para a concepção da protecção contra a poeira em missões subsequentes. Ao mesmo tempo, a análise mostra que a profundidade de erosão do solo lunar está positivamente correlacionada com a elevação topográfica local, o que significa que, do ponto de vista da segurança da engenharia, o módulo de alunagem deve escolher com prioridade uma área plana na superfície lunar para aterrar, a fim de minimizar os efeitos adversos da poeira nos equipamentos do mesmo.
Os resultados do estudo foram publicados na Acta Astronautica sob o título “Analysis of plume-lunar surface interaction and soil erosion during the Chang'E-4 landing process”, que foi altamente avaliado pelos revisores “This is an extremely interesting subject. It is highly important research and it represents crucial improvements in technique. It is an excellent manuscript on a crucially important topic. I give it my highest recommendation to be published”. Os resultados do estudo foram apresentados na página pública oficial de Weibo e na conta pública de WeChat do “Projecto de Exploração Lunar da China” e na conta pública de Wechat da “Ciência Planetária”. Este trabalho foi subsidiado pelo Fundo para o Desenvolvimento das Ciências e da Tecnologia de Macau (008/2017/AFJ, 0042/2018/A2), pela Fundação para a Ciência Natural da China (11761161001, 41941001) e por outros projectos.
Imagem 1: (a) Diagrama esquemático da erosão por pó; (b) Dados da câmara de aterragem de Chang'e 4
Reproduzido da Universidade de Ciência e Tecnologia de Macau: https://www.must.edu.mo/news/39219-article07121716
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