V nadcházejících letech NASA poprvé od éry Apolla vyšle astronauty na Měsíc. Tentokrát, a jako součást programu Artemis, NASA také plánuje vybudovat nezbytnou infrastrukturu pro zajištění trvalé lidské přítomnosti na Měsíci a případně mise na Mars – včetně základního tábora Artemis a orbitální dráhy. Lunární brána .
Dostanou nějaké nové vybavení, jako např průzkum Extravehicular Mobility Unity (xEMU) skafandr a přepychový nový lunární lander . Samozřejmě, protože astronauti Artemis se budou muset také vypořádat se stejnými nebezpečími jako jejich předchůdci – v neposlední řadě je to měsíční prach (nebo regolit). Naštěstí NASA zkoumá možné řešení v podobě ručního elektron/ultrafialového (UV) zařízení, které by toto nebezpečí mohlo zmírnit.
Dr. Inseob Hahn, programový technolog a vedoucí projektu v NASA/JPL, popsal zařízení jako „měsíční prachovku“ a řekl, že „bude jako typický prachový sprej na vašem stole, ale funguje bez vzduchu“. Tato technologie by se mohla stát běžnou součástí budoucích lunárních misí, což by astronautům umožnilo očistit se po provedení extravehicular aktivity (EVA) na povrchu.
Lepkavý problém
Jak se astronauti Apolla dozvěděli, velká část měsíčního povrchu je pokryta silnou vrstvou jemného prášku, což jsou v podstatě rozdrcené zbytky měsíčních hornin. V průběhu miliard let byl systém Země-Měsíc bombardován meteority, kometami a asteroidy. Zatímco Země je chráněna svou hustou atmosférou, která způsobuje, že většina těchto objektů při vstupu shoří (nebo ztratí většinu své hmoty), Měsíc takovou ochranu nemá.
Také nemá atmosférickou a geologickou aktivitu jako Země, což časem vymaže důkazy o těchto dopadech. Z těchto důvodů byl povrch Měsíce vždy poškrábaný, poškrábaný a pokrytý drobnými úlomky „měsíčního prachu“. Abychom to zkomplikovali, nedostatek atmosféry a magnetického pole znamená, že měsíční povrch je neustále vystaven nabitým částicím vycházejícím ze Slunce (neboli slunečního větru).
To způsobí, že jemnozrnný oxid křemičitý se elektrostaticky nabije, což v kombinaci s jeho zubatou povahou způsobuje, že je obzvláště lepkavý a abrazivní. Pro astronauty Apolla byl tento prach neustálou nepříjemností, lepil se na skafandry, optické čočky, tepelné přikrývky a vybavení. Způsobil poškození skafandrů, dostal se do lunárního přistávacího modulu a samotným astronautům způsobil technické problémy a dokonce i dýchací potíže.
Byl také vysoce odolný vůči čištění, astronauti hlásili, že ani energické kartáčování ho nedokázalo odstranit. Nicméně NASA a další vesmírné agentury musí mít zmírňující opatření, pokud mají být budoucí plány na průzkum Měsíce úspěšné. To platí zejména proto, že program Artemis vyzývá k vytvoření „udržitelného programu průzkumu Měsíce“ – jinými slovy, návrat na Měsíc, abyste tam zůstali!
Astronaut Apolla 17 Harrison Schmitt sbírá vzorek půdy, jeho skafandr pokrytý prachem. Kredit: NASA
Elektrostatické řešení?
NASA, ESA a další vesmírné agentury a výzkumné ústavy dosud testovaly různé metody (s použitím vzorků půdy Apollo) pro zmírnění lunárního regolitu. To zahrnuje nedávné snahy jménem ESA vyvinout nové materiály pro skafandry, pro které spolupracovala s francouzským vývojářem Comex , Německé instituty pro výzkum textilu a vláken a Rakouské vesmírné fórum .
Kromě toho technologové z Goddardova vesmírného střediska NASA – jako součást projektu Dynamická odezva prostředí na asteroidech, Měsíci a měsících Marsu (DREAM2) program – nedávno odhalil nový typ povlaku, který by mohl chránit budoucí vozítka, landery a další vozidla. Tento povlak se skládá z atomových vrstev oxidu titaničitého, které se nanášejí přímo na suché pigmenty barev pomocí pokročilé techniky známé jako nanášení atomové vrstvy.
Tyto metody jsou však předvídatelně drahé a vyžadují, aby do veškerého hardwaru určeného pro měsíční povrch byly v budoucnu začleněny složité konstrukční prvky. Naštěstí tým výzkumníků z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) a University of Colorado Boulder (UCB) pracuje na realizaci bezkontaktního, samostatného systému, který by byl ruční a přenosný.
Ruční zařízení se spoléhá na soustředěný paprsek elektronů, které by neutralizovaly elektrostatický náboj z regolitu, což by umožnilo jeho odstranění bez uvalení jakýchkoli omezení na parametry mise. Technologie je založena na poznatcích získaných z předchozích studií přirozeného elektrostatického procesu unášení prachu, k němuž může docházet na povrchu těles bez vzduchu, včetně Měsíce a asteroidů.
Diagram znázorňující mechanismy nabíjení a uvolňování prachu (vlevo) a obrázek unášení prachu v důsledku expozice elektronového paprsku. Poděkování: NASA Science
'Skákající' prach
Způsob, jakým to funguje, je jednoduchý, ale elegantní. Když je elektronový paprsek nebo UV pole aplikováno na mikrodutiny (které se přirozeně tvoří v hromadě prachu), způsobí to, že se na povrchu prachových částic vytvoří podstatný záporný náboj. Odpudivá síla mezi těmito záporně nabitými částicemi nakonec dosáhne bodu, kdy je způsobí vymrštění z povrchu, ke kterému ulpěly.
Aby otestovali svůj koncept, výzkumníci z CU Boulder (vedení Xu Wangem) umístili simulátor lunárního regolitu vyrobený NASA do vakuové komory. Poté namířili elektronový paprsek na řadu povrchů potažených těmito částicemi, včetně tkaniny skafandru, skla a solárních panelů. Výsledky testů jsou zatím velmi povzbudivé, v průměru asi 75–85 % prachových částic „seskočí“ z povrchů, obvykle během několika minut.
Tým v současné době vyvíjí testovací prostředí v NASA/JPL, aby vyhodnotil, jak by tato technologie fungovala v extrémním chladu měsíčního prostředí. Kromě toho vědci zkoumají různé experimentální metody ke zvýšení účinnosti čištění elektronového paprsku. Čím rychleji dokáže odstranit prach, tím více času budou mít astronauti na provedení zásadního výzkumu, který lze provést pouze na Měsíci.
Vzhledem k nákladové efektivitě, kterou by mělo ruční zařízení ve srovnání s pokročilými povlaky a materiály, není těžké představit si přenosná elektronová/UV zařízení integrovaná do budoucích vozidel a stanovišť. Konkrétně by v přechodové komoře mohly být kolébky, kde jsou umístěny „měsíční prachovky“, které se mezi jednotlivými použitími dobíjejí. Kdykoli se posádky vrátí z EVA, mohly strávit několik minut „odstraňováním prachu“ ze svých obleků a vybavení, než znovu vkročí do svého stanoviště.
Ilustrace astronautů Artemis na Měsíci. Kredity: NASA
Tím by se nejen výrazně snížila pravděpodobnost, že prach způsobí zkázu s mechanickými zařízeními a elektronikou. Bude to také neočekávaný přínos pro zdraví astronautů, protože výzkum ukázal, že vystavení regolitu může vést k zdravotním problémům dýchacích cest (např. bronchitida a rakovina plic ). Upřímně řečeno, pro astronauty existuje dostatek zdravotních rizik, aniž by se museli obávat vdechování zubatých minerálních částic!
Další čtení: NASA
