当着陆器降落到月球——或岩石行星、小行星或彗星——火箭的废气羽流与表面相互作用，导致侵蚀并扬起风化层颗粒。由此产生的尘土飞扬的碎片会产生危险的停电效应，限制能见度并可能损坏航天器或附近的设备。
在AIP 出版社的《流体物理学》一书中，忠南国立大学、爱丁堡大学、庆尚国立大学和韩国科学技术信息研究所的研究人员开发了一个模型来描述火箭羽流与行星表面之间的相互作用身体处于接近真空的状态。结果可用于评估拟议着陆点的安全性和可行性，并优化用于行星着陆的航天器和火箭发动机的设计。
“了解火箭羽流与地表之间的相互作用对于太空任务在污染和侵蚀、着陆精度、行星保护和工程设计方面的安全和成功以及科学理解和未来探索都很重要，”说忠南国立大学的作者 Byoung Jae Kim。
计算框架接收有关火箭、其发动机、表面成分和地形的信息，以及着陆点的大气条件和重力。
通过将气体与固体颗粒的相互作用视为一个方程组，模拟可以估算羽流的形状和大小、羽流和表面的温度和压力，以及侵蚀或位移的材料量。这样做的方式比以前的方法计算效率更高。
“我们的工具可以在基础层面模拟羽流表面相互作用问题(例如，冲刷模式的形成和侵蚀模型的开发)和实际工程应用(例如，预测粒子轨迹以避免损坏着陆器和先前建立的站点并规划下降/上升情景)，”金说。
在该模型中，小的风化层颗粒到达高海拔地区并在上升和下降过程中造成严重的停电效应。相比之下，床层高度增加的较大颗粒会导致更有利的停电状态。
“从这项关于不同参数对羽流表面相互作用的影响的研究中获得的见解可以为开发更有效和高效的着陆技术提供信息，”Kim 说。“这项研究还揭示了可以在行星表面观察到的花彩冲刷模式，这可以为未来对行星体的科学研究提供有价值的信息。”
研究人员计划提高框架的能力，以包括更复杂的物理，例如化学反应和固体粒子碰撞。他们相信该模型可以应用于其他物理场景，包括无针给药系统。
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