V prihodnjih letih bo NASA prvič po Apollo eri poslala astronavte na Luno. Tokrat in kot del programa Artemis, NASA načrtuje tudi izgradnjo potrebne infrastrukture za vzpostavitev trajne človeške prisotnosti na Luni in sčasoma misij na Mars – vključno z baznim taborom Artemis in orbito. Lunarna vrata .
Dobili bodo novo opremo, kot je npr raziskovanje Extravehicular Mobility Unity (xEMU) vesoljska obleka in elegantna nova lunarni pristajalnik . Seveda, saj se bodo morali astronavti Artemis soočiti tudi z enakimi nevarnostmi kot njihovi predhodniki – med katerimi je tudi lunin prah (ali regolit). Na srečo NASA raziskuje možno rešitev v obliki ročne elektronske/ultravijolične (UV) naprave, ki bi to nevarnost lahko ublažila.
Dr. Inseob Hahn, programski tehnolog in vodja projekta pri NASA/JPL, je napravo opisal kot 'moon duster' in dejal, da 'bo kot tipičen pršilnik za prah na vaši mizi, vendar deluje brez zraka.' Ta tehnologija bi lahko postala redna značilnost prihodnjih lunarnih misij, kar bi astronavtom omogočilo, da se očistijo po izvajanju zunajvozila (EVA) na površini.
Lepljiva težava
Kot so izvedeli astronavti Apolla, je velik del lunine površine prekrit z debelo plastjo drobnega prahu, ki je v bistvu zdrobljeni ostanki luninih kamnin. V milijardah let je bil sistem Zemlja-Luna bombardiran z meteoriti, kometi in asteroidi. Medtem ko je Zemlja zaščitena s svojo gosto atmosfero, zaradi katere večina teh objektov med vstopom gori (ali je izgubila večino svoje mase), Luna takšne zaščite nima.
Prav tako nima atmosferske in geološke aktivnosti, kot jo ima Zemlja, kar sčasoma izbriše dokaze o teh vplivih. Zaradi teh razlogov je bila Lunina površina vedno razrezana, razrezana s kraterji in prekrita z drobnimi delci »luninega prahu«. Da bi se zadeve zakomplicirale, pomanjkanje atmosfere in magnetnega polja pomeni, da je lunina površina nenehno izpostavljena nabitim delcem, ki izhajajo iz Sonca (alias. sončni veter).
To povzroči, da se drobnozrnati silicijev dioksid elektrostatično nabije, zaradi česar je v kombinaciji z njegovo nazobčano naravo še posebej lepljiv in abraziven. Za astronavte Apolla je bil ta prah nenehna nadloga, ki se je lepil na skafandere, optične leče, termične odeje in opremo. Poškodoval je skafander, zašel v lunin pristajalnik ter tehnične težave in celo težave z dihali pri samih astronavtih.
Bil je tudi zelo odporen na napore čiščenja, saj so astronavti poročali, da ga niti močno ščetkanje ne more odstraniti. Kljub temu morajo NASA in druge vesoljske agencije imeti vzpostavljene blažilne ukrepe, če naj bodo prihodnji načrti za raziskovanje Lune uspešni. To še posebej velja, ker program Artemis poziva k oblikovanju 'trajnostnega programa raziskovanja Lune' - z drugimi besedami, vrnitev na Luno, da ostane!
Astronavt Apolla 17 Harrison Schmitt zbira vzorec zemlje, njegova vesoljska obleka je prevlečena s prahom. Zasluge: NASA
Elektrostatična rešitev?
Do danes so NASA, ESA ter druge vesoljske agencije in raziskovalni inštituti preizkušali različne metode (z uporabo vzorcev zemlje Apollo) za ublažitev luninega regolita. To vključuje nedavna prizadevanja v imenu ESA za razvoj novih materialov za vesoljske obleke, za katere so sodelovali s francoskim razvijalcem Comex , Nemški inštituti za raziskave tekstila in vlaken , in Avstrijski vesoljski forum .
Poleg tega so tehnologi iz Nasinega vesoljskega centra Goddard – kot del Dinamični odziv okolij na asteroidih, Luni in Marsovih lunah (DREAM2) program – pred kratkim je predstavil novo vrsto prevleke, ki bi lahko zaščitila bodoče roverje, landerje in druga vozila. Ta premaz je sestavljen iz atomskih plasti titanovega oksida, ki se nanesejo neposredno na suhe pigmente barv z napredno tehniko, znano kot atomsko nanašanje plasti.
Vendar so te metode predvidljivo drage in zahtevajo, da se kompleksne oblikovne značilnosti vključijo v vso strojno opremo, ki je v prihodnosti namenjena lunini površini. Na srečo si skupina raziskovalcev iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon (JPL) in Univerze v Coloradu Boulder (UCB) prizadeva za realizacijo brezkontaktnega, samostojnega sistema, ki bi bil ročni in prenosen.
Ročna naprava temelji na osredotočenem snopu elektronov, ki bi nevtraliziral elektrostatični naboj iz regolita, kar bi omogočilo njegovo odstranitev brez nalaganja kakršnih koli omejitev glede parametrov misije. Tehnologija temelji na spoznanjih, pridobljenih s prejšnjimi študijami o naravnem elektrostatičnem procesu loftinga prahu, ki se lahko zgodi na površini brezzračnih teles, vključno z Luno in asteroidi.
Diagram, ki prikazuje mehanizme za polnjenje in sproščanje prahu (levo) in slika dviganja prahu kot posledica izpostavljenosti elektronskemu žarku. Zasluge: NASA Science
'Skakanje' prahu
Način delovanja je preprost, a eleganten. Ko se elektronski žarek ali UV polje nanese na mikro votline (ki se naravno tvorijo v kupu prahu), povzroči nastanek znatnega negativnega naboja na površini prašnih delcev. Odbojna sila med temi negativno nabitimi delci sčasoma doseže točko, kjer jih povzroči, da jih izvržejo s površine, na katero so se oprijeli.
Da bi preizkusili svoj koncept, so raziskovalci pri CU Boulder (pod vodstvom Xu Wang) postavili simulant luninega regolita, ki ga je izdelala NASA, v vakuumsko komoro. Nato so usmerili elektronski žarek na številne površine, prevlečene s temi delci, vključno s tkanino za vesoljske obleke, steklom in sončnimi paneli. Doslej so bili rezultati testov zelo spodbudni, saj je s površin v povprečju »skočilo« približno 75-85 % prašnih delcev, običajno v le nekaj minutah.
Ekipa trenutno razvija testno ploščo pri NASA/JPL, da bi ocenila, kako bi tehnologija delovala v ekstremnem mrazu luninega okolja. Poleg tega raziskovalci iščejo različne eksperimentalne metode za povečanje učinkovitosti čiščenja elektronskega žarka. Hitreje kot lahko odstrani prah, več časa bodo imeli astronavti za izvajanje pomembnih raziskav, ki jih je mogoče opraviti samo na Luni.
Glede na stroškovno učinkovitost, ki bi jo imela ročna naprava v primerjavi z naprednimi premazi in materiali, si ni težko zamisliti prenosnih elektronskih/UV naprav, integriranih v prihodnja vozila in habitate. Natančneje, v zračni zapornici bi lahko bile zibelke, kjer so nameščene 'moon dusters' za polnjenje med uporabami. Kadarkoli se posadke vrnejo iz EVA, bi lahko nekaj minut »odpraševale« svoje obleke in opremo, preden bi spet stopile v svoj življenjski prostor.
Ilustracija astronavtov Artemide na Luni. Zasluge: NASA
To ne bi samo bistveno zmanjšalo verjetnosti, da bo prah uničil mehanske naprave in elektroniko. To bo tudi nepričakovano za zdravje astronavtov, saj so raziskave pokazale, da lahko izpostavljenost regolitu povzroči zdravstvene težave z dihali (npr. bronhitis in pljučni rak ). Iskreno povedano, obstaja dovolj nevarnosti za zdravje astronavtov, ne da bi jim bilo treba skrbeti, da bi vdihnili nazobčane mineralne delce!
Nadaljnje branje: NASA