在这十年结束之前，美国宇航局计划自阿波罗时代以来首次将宇航员送回月球，并建造必要的基础设施以继续将他们送回月球。他们几乎不会孤单。除了美国宇航局的阿尔忒弥斯计划外，欧洲航天局还计划将宇航员送上月球并在那里建立永久栖息地(月球村)，而中国和俄罗斯正在努力创建国际月球研究站(ILRS)。许多商业航天公司也将在那里提供船员运输、货物和物流服务。
所有这一切都将发生在月球的南极地区，这是一个地形复杂的地区，以陨石坑、永久阴影区(PSR)和起伏的斜坡为特征。对于远离着陆点和栖息地进行舱外活动(EVA)的机组人员来说，这种地形可能会很困难。
在最近的一项研究中，一个国际研究小组利用美国宇航局月球勘测轨道飞行器(LRO)的数据创建了该地区的详细地图集，其中包含了所有穿越和下降的情况。该地图集对于任务规划者在选择未来探索的着陆点时非常有用。
这项研究由EloyPena-Asensio领导，他是InstitutdeCiènciesdel'Espai(ICE,CSIC)和巴塞罗那自治大学(UAB)的博士前研究员。与他一起参加的还有来自格勒诺布尔劳厄-朗之万研究所(ILL)、柏林工业大学航空航天研究所(TUB)、印度理工学院(IIT)、德克萨斯农工大学、曼彻斯特大学、以及月球与行星研究所月球科学与探索中心(CLSE-LPI)。描述他们发现的论文最近发表在《宇航学报》杂志上。
老教训，新挑战
根据NASA人类研究计划2009年编写的一份题为《太空探索任务的人类健康和绩效风险》的报告，阿耳忒弥斯计划将比历史上任何计划都更依赖于远离加压栖息地或飞行器的EVA旅行。美国宇航局：
“EVA将需要进行有计划的科学考察、组装结构、进行名义维护，以及干预和解决车辆外部无法通过机器人或远程解决的问题。未来探索任务的最终成功取决于执行任务的能力EVA在这些充满挑战的环境中高效、安全地执行任务。计划中的登月任务EVA时间比阿波罗时代增加了30倍，月球和火星探索任务将对机组人员的健康、安全和绩效提出许多新的挑战”。
虽然任务规划者预期的舱外活动比阿波罗宇航员执行的任何一次舱外活动都要长得多，但美国宇航局对月球重力下人类健康和性能参数的了解仅限于从阿波罗时代吸取的经验教训。随后在航天飞机和国际空间站(ISS)上进行的微重力EVA观测和研究提供了宝贵的经验教训。然而，这些数据主要用于设计新的宇航服，例如最近推出的探索舱外移动装置(xEMU)。
尽管如此，该报告还表明，与单位重力和偏重力相关的生理和生物力学变量的量化有限。对于作为阿耳忒弥斯III(及后续任务)一部分进行舱外活动的宇航员来说，风险和危险在很大程度上取决于探索的距离以及是否涉及漫游车。该研究的共同作者、CLSE-LPI研究员DavidA.Kring通过电子邮件告诉《今日宇宙》：
“最初的阿耳忒弥斯任务将仅限于步行。此类任务的主要挑战将是地形坡度。任何穿越都需要在小于20度的坡度上进行。宇航员还将被要求保持在2公里[1.24英里]以内着陆器的位置，并且理想情况下使着陆器保持在视线范围内。漫游车部署后，宇航员可以距离着陆器更远的距离。也可以在多个任务中重复使用漫游车。在这种情况下，休斯顿将通过一名宇航员远程机器人驱动漫游车着陆地点到另一个地点。地形和坡度会影响所采取的路径。月球上的一些山脉比地球上的珠穆朗玛峰还要大。”
探索月球南极
克林和他的同事们查阅了LRO月球轨道器激光高度计(LOLA)的数据，该高度计获得了每像素5米(16.4英尺/像素)在2015年测量了月球的南极区域，从中他们确定了521个PSR。然后，他们创建了一个名为MoonPath的自动化管道，它将蒙特卡罗方法与Dijkstra的最小成本路径算法相结合，以计算最小化代谢工作量的遍历路径。
正如克林指出的那样，这些方法是在职业生涯早期的科学家和博士生的帮助下开发的。学习。这些学生加入了休斯顿的团队，作为NASA资助的探索科学暑期实习计划的一部分，该计划由太阳系探索研究虚拟研究所(SSERVI)赞助。他们的案例研究还重点关注美国宇航局总部阿耳忒弥斯运动发展部门去年正式确定的三个候选着陆区域。这些位置被指定为001、001(6)和004，都是主要位于月球两极附近陨石坑底部的PSR。
与其他候选着陆区一样，它们具有重大的科学意义，因为它们可能存在水冰等挥发性化合物，可用于生产从饮用水、氧气到火箭推进剂等各种物质。正如Pena-Asensio所解释的，最终的算法在一组约束下运行，包括往返穿越、最小化陡坡、避免大石块以及将总距离限制在2公里(1.24英里)半径内：
“最小化代谢负荷的最佳策略是找到最短、最平坦的路线。我们的工具评估宇航员在穿越过程中会遇到的特性，例如地形变化、阳光照射到身体上的情况、直接视线月球着陆器、温度和承载能力。此外，我们根据阿波罗任务记录估算行走速度和时间。”
阿尔忒弥斯地图集
他们的工作成果是一份地图集，其中包括南极地区所有521次穿越和下降PSR的路线。根据他们的分析，团队发现所有这些PSR中的94%可以从15°以下的斜坡上的边缘到达。他们进一步确定，可以从潜在着陆点001和001(6)(分别)进入20和19个PSR，其中4个可以在完全低于10°的斜坡上进入，并且在004站点周围穿越的工作量要求更高。此类信息对于优化宇航员EVA和确定科学操作的可访问目标至关重要。
正如他们在论文中指出的那样，管道和导线图集可用于支持收集冰和挥发性样本的任务规划，并解决主要的科学优先事项。它还可用于计算宇航员到达AEZ内或月球其他地方的任何其他地质和勘探目标的最小工作量路径。正如克林总结的那样：
“该团队开发的规划工具将提高我们规划地质穿越的能力，宇航员可以按计划成功完成这些地质穿越。该工具可用于增强个人的概念穿越。该工具还可以在自动化模式下使用，使团队能够进行调查“一系列遍历选项，从而从新陈代谢的角度确定最佳选项。该团队开发了该工具来协助阿耳忒弥斯宇航员，但它也可用于探索月球表面的机器人任务。”