Applicazione della Response Surface Methodology in esperimenti di perforazione di strati profondi di roccia lunare a bassa temperatura e assenza di acqua

Abstract

Il progetto Chang’e ha completato la missione di campionamento dello strato superficiale del suolo lunare; tuttavia, l’esplorazione degli strati rocciosi profondi resta ancora da affrontare. Per indagarne la fattibilità e identificare i fattori che influenzano la velocità di avanzamento della penetrazione (ROP) e la potenza, in ambiente a bassa temperatura e privo di H₂O, è stato sviluppato un modello sperimentale con il metodo Box-Behnken. I quattro fattori chiave considerati sono stati l’angolo di spoglia inferiore, il numero di taglienti PDC (Polycrystalline Diamond Compact), le condizioni di evacuazione del truciolo e la temperatura: su questa base è stato costruito un modello a superficie di risposta per il ROP e la potenza. I risultati indicano che tutti e quattro i fattori influenzano significativamente le due variabili, con l’interazione tra temperatura e angolo di spoglia inferiore che ha un impatto particolarmente forte sul ROP. Il modello di regressione ha mostrato un’elevata accuratezza predittiva, con coefficienti di determinazione (R²), rispettivamente, di 0,95 e 0,96. La combinazione ottimale dei quattro fattori è risultata pari a 25°, 4 taglienti, livello 1 e -15 °C, con un’elevata efficienza di perforazione e un basso consumo energetico. Lo studio offre nuove indicazioni per la progettazione di esperimenti di perforazione profonda della superficie lunare e supporto per la futura ottimizzazione degli utensili.

Parole chiave: bassa temperatura, ambiente privo di H₂O, perforazione profonda della superficie lunare, test a superficie di risposta, efficienza di perforazione, consumo energetico.

Articolo originale: X. Zou, Q. Li, L. Xie, Aerospace 2025, 12(3), 254, MDPI, Basel – doi.org/10.3390/aerospace12030254. Licenza CC BY 4.0. Adattato e tradotto in italiano dalla redazione di Diamante A&T.