Pył księżycowy zagraża nie tylko misji Artemis

Jeśli NASA kiedykolwiek założy bazę na Księżycu, będzie musiała stawić czoła nieprzyjaznym warunkom. Szczególnie groźny jest pył księżycowy, mogący doprowadzić do przerwania wszystkich misji na Srebrny Glob.

.Pył księżycowy składa się z małych, poszarpanych i ostro zakończonych cząstek, które stanowią poważny problem dla astronautów i każdego obiektu stworzonego przez człowieka, lądującego lub startującego z Księżyca. Jak podaje portal Phys.org, przez lata naukowcy z NASA badali, jak wiele szkód może wyrządzić pył, wraz z księżycowym żwirem i skałami, zwłaszcza gdy zostanie on odrzucony przez silniki rakietowe i zostanie rozpędzony do prędkości większej, niż ta z jaką porusza się wystrzelony pocisk.

To nie jest po prostu puszysty pył, który położy małą warstwę na kosmicznym sprzęcie. To jest piaskowanie, uszkadzanie wszystkiego. Są to skały, ziarna piasku i żwir rozpędzone do dużych prędkości – mówi Philip Metzger, naukowiec planetarny z University of Central Florida, który badał skutki pyłu międzyplanetarnego od 1997 roku.  

Badania pyłu księżycowego

.Jedną z czołowych instytucji badających pył księżycowy i jego potencjalny wpływ na misje załogowe jest laboratorium badawcze NASA, Swamp Works. Jego zadaniem jest szybkie opracowanie pionierskich technologii, które pozwoliłyby ludziom żyć i pracować na innych ciałach planetarnych.

Problem z pyłem księżycowym jest prawie tak stary, jak samo NASA. Jeszcze podczas programu Apollo w latach 60. i wczesnych 70. astronauci skarżyli się, że nie mogli założyć z powrotem rękawic po trzech dniach, ponieważ księżycowy pył uszkodził uszczelki. Jest on bardzo ostry i bardzo drobny wobec szlifuje wszystko na co natrafi.  

Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zbadali 120 ton drobnego, popielatego proszku, który pozostał z linii produkcyjnej bruku drogowego w kamieniołomie. Przypomina on pył księżycowy i dostaje się wszędzie. Podczas jego badania cały zespół badawczy zmuszony jest nosić specjalne kombinezony i respiratory, by nie dostał się on do płuc.  

Im większa rakieta, tym silniejszy odrzut z dyszy jej napędu, co oznacza, że księżycowy pył, żwir i skały, które zostaną wystrzelone podczas lądowania lub startu, będą podróżować ze znacznie większą prędkością niż podczas misji Apollo. Filmy z pierwszego lądowania na Księżycu nie pokazują w pełni jak zachowuje się pył. Widok z okna modułu księżycowego po stronie pilota podczas misji Apollo 15 w 1971 roku przedstawia po prostu zamglenie, wywołane przez smugi pyłu przelatujące obok. 

Przeprowadzone symulacje komputerowe ukazują poważny problem. Według obecnych szacunków naukowców, cząstki wielkości pyłu mogą zostać rozpędzone do prędkość od 3,5 tys. do prawie 11 tys. kilometrów na godzinę. Większe cząstki poruszają się wolniej, ale nadal dostatecznie szybko, by spowodować znaczne szkody. 40-tonowy lądownik może rozrzucać pył o 50 proc. szybciej, niż lądownik Apollo, z powodu większej wagi. 

Jeśli statek kosmiczny znajdowałby się na niskiej orbicie księżycowej i jeśli zdarzyłoby się, że okrążyłby ją w złym momencie, to pył mógłby spowodować znaczne uszkodzenia optyki i innych wrażliwych powierzchni – tak bardzo, że instrumenty mógłby zostać zrujnowane w bardzo szybkim czasie – mówi Philip Metzger. 

Baza księżycowa 

.Pył stwarza szczególne problemy, w przypadku budowy bazy księżycowej. Idealnie byłoby, gdyby przyszłe misje załogowe lądowały blisko placówki księżycowej, aby zminimalizować czas podróży astronautów między statkiem kosmicznym a modułem mieszkalnym. Ale to oznaczałoby wielokrotne lądowania w pobliżu cennego sprzętu. Naraziłoby to całą infrastrukturę na ciągłe działanie niszczącego pyłu. Jednym ze sposobów na zminimalizowanie szkód byłoby zbudowanie lądowiska, dzięki czemu rakiety miałyby gładki i stabilny obszar do lądowań i startów. 

Laboratorium Swamp Works przez lata eksperymentowało z metodami wykorzystania księżycowego pyłu i żwiru do budowy lądowisk. Najlepiej sprawdzającym się materiałem jest tak zwany spiekany regolit – sproszkowana skała, która została stopiona, by połączyć się ze sobą, ale nie na tyle, by stała się kruchym szkłem. Dokładna temperatura topnienia różni się w zależności od rodzaju minerału, co oznacza, że naukowcy będą potrzebowali próbki z potencjalnego miejsca lądowania, aby upewnić się, że ich obliczenia są poprawne.  

W międzyczasie pracują nad tym, jak dokładnie ten materiał może być wykorzystany do budowy innych części infrastruktury. Pomysł wykorzystania zasobów znalezionych na ciałach planetarnych nie jest nowy. Odnalezienie i wykorzystanie minerałów znajdujących się na Księżycu lub Marsie, z których możliwe byłoby stworzenie paliwa rakietowego, ułatwiłoby dalszą eksplorację kosmosu, ponieważ nie trzeba byłoby zabierać nośnika energii z Ziemi.  

Jednak stworzenie infrastruktury z materiałów znajdujących się na Księżycu byłoby drogie i czasochłonne. A jeśli misja zmierza do wielu miejsc na Księżycu, to budowanie lądowiska w każdym miejscu może nie mieć większego sensu. Dlatego też Swamp Works przygląda się również krótkoterminowym pomysłom, takim jak płynny polimer, który byłby rozpylany przez mały łazik i utwardzany ultrafioletowym światłem ze Słońca w rodzaj tymczasowej strefy lądowania. Problem ten wciąż czeka na rozwiązanie. I jest to dopiero początek, ponieważ na Marsie również znajduje się pył.

Misja Artemis 1 nie wyląduje na Księżycu, ale kapsuła załogowa Orion będzie podróżować wokół Księżyca przez 25 dni. W tym czasie przetestuje możliwości statku kosmicznego, zanim ludzie wsiądą na jego pokład następnym razem.

Oprac. Emil Gołoś