Liseli stajyerler NASA için Ay'a gidecek IM-3'ün yakıt ölçüm pencerelerini hesapladı

NASA'nın Texas Üniversitesi Uzay Araştırmaları Merkezi'nde yürütülen Yer Bilimlerinde STEM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) Geliştirme (SEES) Staj Programı, lise öğrencilerini NASA'dan, akademiden ve sektörden uzmanların danışmanlık yaptığı, göreve odaklı küçük araştırma ekiplerine yerleştiriyor. 2026 yazında SEES Araştırma, Entegrasyon ve Keşif için Görev Mimarisi Aracı (MATRIX) ekibi, mikro kütleçekimde itici yakıt kütlesini ölçmeye yönelik bir yöntemi uygulamaya odaklandı. Mikro kütleçekimde sıvı yakıt tankın dibine çökmek yerine tank duvarlarına yapışır; bu sorun NASA'nın Artemis görevlerinin merkezinde yer alıyor.

MATRIX ekibine, NASA'daki meslektaşlarıyla birlikte Kenosha, Wisconsin'deki Carthage College'da mikro kütleçekimde itici yakıt kütlesi ölçümü için Modal İtici Yakıt Ölçümü (MPG) yaklaşımını geliştiren Dr. Kevin Crosby danışmanlık yaptı. MPG, bir tankın içindeki yakıt kütlesini tahmin etmek için yakıt tanklarının akustik tepkisini kullanıyor. Yöntem çeşitli uzay uçuşu deneylerinde başarıyla kullanıldı ve Intuitive Machines'in IM-3 görevinde gösterilmesi planlanıyor. IM-3'ün iniş aracı Trinity'nin 2027'de Ay'daki Reiner Gamma bölgesine inmesi planlanıyor. Ekip, görev sırasında MPG'nin ne zaman güvenilir ölçüm alabileceğini öngören modeller geliştirdi; bu da stajyerlere uzay uçuşuna ve Ay yüzeyi operasyonlarına hazırlanan bir teknolojiyle doğrudan deneyim kazandırdı.

Bir Ay görevini kamuya açık verilerle yeniden kurmak

MATRIX ekibi tamamen kamuya açık kaynaklara, bunların arasında Intuitive Machines'in yayımladığı görev verilerine dayandı. NASA Jet İtki Laboratuvarı'nın Seyrüsefer ve Yardımcı Bilgi Tesisi (NAIF), IM-1 ve IM-2 görevlerine ait ayrıntılı yörünge kayıtlarını sağladı. Ekip, IM-2 uzay aracının yeniden oluşturulan uçuş yolunu, aracın motor itkisi olmadan izleyeceği hareketin bir modeliyle karşılaştırarak motor ateşlemelerini belirledi ve her ateşlemeyle ilişkili hız değişimini tahmin etti.

IM-3'ün tam yörüngesi kamuya açık olmadığından ekip, yayımlanmış IM-1 ve IM-2 uçuş verilerini kullanan bir yeniden oluşturma algoritması yazdı. Akışkanın davranışını modellemek için ekip, tanklardaki çalkalanma dinamiklerini tahmin eden hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) simülasyonları çalıştırdı ve olası itici yakıt durumlarının aralığını öngörmek için Monte Carlo simülasyonları yürüttü.

Ölçüm pencerelerini belirlemek

Ekibin analizi, MPG'nin iki ana ateşleme olan Ay Yörüngesine Giriş (LOI) ve Motorlu İniş sırasında, bazı durumlarda da İniş Yörüngesine Giriş sırasında güvenilir ölçüm alabileceğini gösterdi. Her ölçüm penceresinin ne kadar süreceği üzerinde en büyük etkiyi uzay aracının başlangıç kütlesi yaptı. MATRIX ekibi ayrıca 2027 için IM-3'ün olası fırlatma fırsatlarını belirledi ve Reiner Gamma alanı için hedefin yakınındaki olası iniş noktalarının dağılımını gösteren bir iniş analizi hazırladı.

Bilim camiasına sunum

Ekip, Intuitive Machines'in itki grubuna bir sunum yaparak mühendislere yöntemlerini ve sonuçlarını adım adım anlattı ve aktif bir Ay görevinin titiz bir analizinin kamuya açık verilerle kurulabileceğini gösterdi. Öğrenciler "Intuitive Machines IM-3 Görevinde Modal İtici Yakıt Ölçümü (MPG) Pencerelerini Tahmin Etmek İçin Hesaplamalı Modeller" başlıklı araştırmalarını SEES Yıllık Sempozyumu'nda ve Wisconsin Uzay Hibesi Konsorsiyumu Yıllık Konferansı'nda sundu. Ekip, Aralık 2026'da San Francisco'da yapılacak Amerikan Jeofizik Birliği (AGU) Yıllık Toplantısı'nda yeniden sunum yapacak.

Crosby, "Bu lise ekibi, bir aydan kısa bir sürede, alanında ileri düzeydeki lisansüstü öğrencilerle yarışacak bir anlayış derinliği ve ileri yöntemlerde ustalık geliştirdi" dedi. "Ortaya koydukları iş olağanüstü; Intuitive Machines mühendislerine yaptıkları sunum, çalışmalarının incelikli ve yaratıcı yapısıyla herkesi etkiledi. SEES programı, öğrencilerin en ileri derslerde bile kendilerinden istenenden çok daha fazlasını başarabileceklerini gösterebilecekleri benzersiz bir ortamı her zaman sağladı."

SEES programı 11. ve 12. sınıf öğrencilerine havacılık ve uzay sektörünün genelinde kullanılan veriler, araçlar ve analiz yöntemleriyle doğrudan deneyim kazandırıyor. MATRIX ekibi, NASA'nın ve ticari görevlerin verilerini aktif bir Ay görevine uygulayarak itici yakıt yönetimiyle ilgili bir analize katkıda bulundu; bu, uzayda yakıt ikmali, yakıt depoları ve Ay'ın ve ötesinin sürdürülebilir keşfi için gereken bir yetenek. SEES'i on yılı aşkın süredir mümkün kılan tüm danışmanlara, proje asistanlarına ve gönüllülere teşekkür ederiz.

SEES Görev Mimarisi (MATRIX) Ekibi

• Raiymbek Abdykalykov, The Woodlands, Teksas
• Emmanuel Bravo, Boca Raton, Florida
• Winston Huang, San Francisco, Kaliforniya
• Adrianna Krajnovic, Dallas, Teksas
• Marco Lo Cicero, Tomball, Teksas
• Henry Martin, Milwaukee, Wisconsin
• Reva Paul, Bethlehem, Pensilvanya
• Swayam Sahoo, North Chelmsford, Massachusetts

Proje danışmanı: Dr. Kevin M. Crosby, Carthage College ve Wisconsin Uzay Hibesi Konsorsiyumu

Proje asistanı: Mauro Esquivel, matematik öğretmeni, McAllen, Teksas

SEES projesi, NNH15ZDA004C numaralı NASA işbirliği anlaşmasıyla destekleniyor ve öğrenenleri eğitimciler ve topluluk kuruluşlarıyla ortaklıklar aracılığıyla gerçek NASA bilim deneyimleriyle buluşturan NASA Bilim Etkinleştirme Programı portföyünün bir parçası.