Команда Matrix разработала сложную интерактивную панель управления для миссии IM-3, которая позволяет пользователям изменять параметры двигателя, космического корабля и орбиты, чтобы исследовать влияние на запасы топлива и доступность зоны приземления.
Программа стажировок НАСА STEM (Наука, технология, инженерия и математика) в науках о Земле (SEES) в Центре космических исследований Техасского университета направляет старшеклассников в небольшие исследовательские группы, ориентированные на выполнение миссий, под руководством НАСА, академических и отраслевых экспертов. Летом 2026 года команда SEES Mission Architecture Tool for Research, Integration и eXploration (MATRIX) сосредоточилась на применении метода измерения массы топлива в условиях микрогравитации, когда жидкое топливо прилипает к стенкам резервуара, а не оседает – задача, центральная для миссий НАСА «Артемида».
Наставником команды MATRIX был доктор Кевин Кросби, который вместе с коллегами из НАСА разработал подход Modal Propellant Gauging (MPG) к измерению массы топлива в условиях микрогравитации в Карфагенском колледже в Кеноше, штат Висконсин. MPG использует акустический отклик топливных баков для оценки массы топлива внутри бака. Этот метод успешно использовался в нескольких экспериментах в космических полетах и планируется продемонстрировать его в ходе миссии Intuitive Machines IM-3. Посадочный модуль IM-3 «Тринити» должен приземлиться на Луне в районе Райнер-Гамма в 2027 году. Команда разработала модели для прогнозирования того, когда MPG сможет снимать надежные показания во время миссии, что дает стажерам непосредственный опыт работы с технологиями подготовки к космическим полетам и операциям на поверхности Луны.
Реконструкция лунной миссии на основе общедоступных данных
Команда MATRIX полностью полагалась на общедоступные источники, включая опубликованные данные миссии Intuitive Machines. Центр навигации и вспомогательной информации (NAIF) Лаборатории реактивного движения НАСА предоставил подробные записи траекторий миссий IM-1 и IM-2. Сравнивая реконструированную траекторию полета космического корабля ИМ-2 с моделью его движения без тяги двигателя, команда определила сгорание двигателя и оценила изменение скорости, связанное с каждым сгоранием.
Поскольку полная траектория IM-3 не является публичной, команда написала алгоритм реконструкции, используя опубликованные данные полета IM-1 и IM-2. Чтобы смоделировать поведение жидкости, команда провела компьютерное моделирование гидродинамики (CFD) для оценки динамики выплескивания внутри резервуаров и провела моделирование Монте-Карло для прогнозирования диапазона возможных состояний топлива.
Определение окон для измерения
Анализ команды показал, что MPG может снимать надежные показания во время двух основных запусков: вывода на лунную орбиту (LOI) и механизированного спуска, а также в некоторых случаях во время выхода на орбиту спуска. Стартовая масса космического корабля оказала наибольшее влияние на продолжительность каждого окна измерений. Команда MATRIX также определила возможности запуска кандидата IM-3 на 2027 год и провела анализ приземления для площадки Райнер-Гамма, который показал распределение возможных мест посадки вблизи цели.
Презентация научному сообществу
Команда проинформировала двигательную группу Intuitive Machines, познакомив инженеров с их методами и результатами и продемонстрировав, что строгий анализ активной лунной миссии может быть проведен на основе общедоступных данных. Студенты представили свое исследование «Вычислительные модели для оценки модальных окон измерения топлива (MPG) в миссии интуитивно понятных машин IM-3» на ежегодном симпозиуме SEES и ежегодной конференции Консорциума космических грантов Висконсина. Команда снова выступит на ежегодном собрании Американского геофизического союза (AGU) в Сан-Франциско в декабре 2026 года.
«Эта команда средней школы менее чем за месяц достигла глубины понимания и владения передовыми методами, которые могут конкурировать с продвинутыми аспирантами в этой области», — сказал Кросби. «Продукт их работы является исключительным, а их презентация инженерам Intuitive Machines поразила всех своей изысканностью и креативностью. Программа SEES неизменно предоставляет студентам уникальную среду, позволяющую продемонстрировать, что они могут достичь гораздо большего, чем от них требуют, даже в самых продвинутых классах».
Программа SEES дает учащимся 11 и 12 классов непосредственный опыт работы с данными, инструментами и аналитическими методами, используемыми в аэрокосмической отрасли. Применяя данные НАСА и коммерческих миссий к активной лунной миссии, команда MATRIX внесла свой вклад в анализ, связанный с управлением топливом, возможностями, необходимыми для дозаправки в космосе, создания топливных складов и устойчивого исследования Луны и за ее пределами. Спасибо всем наставникам, ассистентам проектов и волонтерам, которые сделали SEES возможным на протяжении более десяти лет.
Команда SEES Mission Architecture (MATRIX):
Райымбек Абдыкалыков, The Woodlands, Техас
Эммануэль Браво, Бока-Ратон, Флорида
Уинстон Хуанг, Сан-Франциско, Калифорния
Адрианна Крайнович, Даллас, Техас
Марко Ло Цицерон, Томбал, Техас
Генри Мартин, Милуоки, Висконсин
Рева Пол, Вифлеем, Пенсильвания
Сваям Саху, Северный Челмсфорд, Массачусетс
Наставник проекта: д-р Кевин М. Кросби, Карфагенский колледж и Консорциум космических грантов Висконсина
Ассистент проекта: Мауро Эскивель, учитель математики, Макаллен, Техас
/ Публичный выпуск. Этот материал от исходной организации/автора(ов) может носить характер на определенный момент времени и отредактироваться для ясности, стиля и объема. Mirage.News не занимает институциональных позиций или сторон, и все взгляды, позиции и выводы, выраженные здесь, принадлежат исключительно автору(ам). Полный текст можно посмотреть здесь.
