Η ESA αναζητά υλικά ανθεκτικά στη σεληνιακή σκόνη

«Η ιδέα προέκυψε ότι καθώς η ESA επιστρέφει στη Σελήνη θα πρέπει να εξετάσουμε την αξιοποίηση των πολλών καινοτομιών στον τομέα των υλικών από τη στιγμή που σχεδιάστηκαν οι στολές Apollo, περισσότερο από μισό αιώνα πριν», σχολιάζει ο μηχανικός υλικών και διεργασιών της ESA Malgorzata Holynska.

«Έτσι, ενώ δεν αναπτύσσουμε μια νέα διαστημική στολή αυτή τη στιγμή, εξετάζουμε την επιλογή υποψηφίων υλικών που μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα κοστούμι – καθώς και προστατευτικά καλύμματα για πεζοδρόμια ή σταθερά μηχανήματα και υποδομές – και εκτελεί κάποιες τελευταίες τεχνολογίες δοκιμές για να δούμε πώς αντέχουν σε προσομοιωμένες σεληνιακές συνθήκες, ιδιαίτερα σεληνιακή σκόνη. “

Σελήνη σκόνης

Όπως σημείωσε ο διοικητής του Apollo 12, Pete Conrad: «Νομίζω ότι πιθανώς μία από τις πιο επιβαρυντικές, περιοριστικές όψεις της εξερεύνησης της σεληνιακής επιφάνειας είναι η σκόνη και η προσκόλλησή της σε όλα, ανεξάρτητα από το είδος του υλικού, είτε πρόκειται για δέρμα, υλικό κοστούμι, μέταλλο, όχι Ανεξάρτητα από το τι είναι και η περιοριστική του δράση με τριβή σε ό, τι κάνει. “

Αυτό αποδείχθηκε ότι περιλάμβανε διαστημικές στολές: «Οι ακεραιότητες των κοστουμιών έμειναν καλές, αλλά δεν υπάρχει αμφιβολία στο μυαλό μου ότι με ένα ζευγάρι περισσότερα EVA κάτι θα μπορούσε να σταματήσει. Στην περιοχή όπου οι σεληνιακές μπότες τοποθετήθηκαν στα κοστούμια, φορέσαμε το εξωτερικό ένδυμα και αρχίσαμε να φοράμε μέσα από το Mylar. “

Πιο πρόσφατα, το Yutu-1 rover της Κίνας πιστεύεται ότι ακινητοποιήθηκε κατά τη δεύτερη μέρα στη Σελήνη από τη σεληνιακή σκόνη που φράζει τα κινούμενα μέρη της.

Βίαιες ρίζες

Η σεληνιακή σκόνη υπάρχει σε όλη τη Σελήνη, που δημιουργήθηκε από τον σταθερό βομβαρδισμό μικρομετεωριτών που σπάζει τη βραχώδη επιφάνεια σε λεπτά σωματίδια. Σε αντίθεση με την επίγεια σκόνη, δεν έχει ξεπεραστεί ποτέ από νερό ή αέρα, έτσι ώστε ακόμη και τα μικροσκοπικά σωματίδια να διατηρούν ακόμη τις ακμές της ευκρίνειας της ξυραφιού. Και η αφιλτράριστη ενέργεια της σεληνιακής ηλιοφάνειας μπορεί να μεταδώσει τη σκόνη με σοβαρή στατική προσκόλληση.

“Ανάλογα με την περιοχή προέλευσής της, η σκόνη μπορεί να έχει πολύ διαφορετικά χημικά και λειαντικά χαρακτηριστικά, με τις ακριβείς ιδιότητές της να εξαρτώνται από την επιλεγμένη τοποθεσία προσγείωσης – κάτι που αποτελεί άλλο παράγοντα ανησυχίας”, σημειώνει ο δομικός μηχανικός της ESA, Shumit Das.

«Ένα από τα βασικά ευρήματα από τον Απόλλωνα ήταν ότι τα αποτελέσματα της τριβής του σεληνιακού regolith θα ήταν ο κύριος περιοριστικός παράγοντας για την επιστροφή στη Σελήνη. Θέλουμε να το ξεπεράσουμε και να επιτρέψουμε τις διαστημικές στολές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για πολλούς περισσότερους διαστημικούς πεζοδρόμους από ό, τι οι λίγες που πραγματοποιήθηκαν ανά προσγείωση του Απόλλωνα – έως και 2.500 ώρες επιφανειακών δραστηριοτήτων είναι η υπόθεσή μας. “

Η ESA’s επιβλέπει το έργο, σε συνεργασία με τον Γάλλο ειδικό για τους ανθρώπινους παράγοντες Comex , τα Γερμανικά Ινστιτούτα Έρευνας στην Κλωστοϋφαντουργία και τις Ίνες  και την επιστημονική οργάνωση πολιτών, το Αυστριακό Διαστημικό Φόρουμ , το οποίο επικεντρώνεται στην έρευνα για τη διαστημική στολή.

Ένα εργαστήριο διοργανώθηκε πέρυσι για να συναντηθεί με διαφορετικούς παρόχους υλικών, για να αποκτήσει εικόνα σχετικά με πολλά υποσχόμενες επιλογές με βάση τις πιο πρόσφατες εξελίξεις.

Δοκιμή για επιτυχία σεληνιακού φορέματος

«Κανένα υλικό δεν μπορεί πραγματικά να κάνει τη δουλειά», προσθέτει ο Malgorzata. «Αντίθετα, η ιδέα είναι να έχουμε μια πολυεπίπεδη λύση και να καθορίσουμε ποιος συνδυασμός λειτουργικών στρωμάτων λειτουργεί καλύτερα, όσον αφορά τις φυσικές και χημικές αλληλεπιδράσεις με το regolith και πώς να τις συνδέσουμε καλύτερα.

«Στη συνέχεια δοκιμάζουμε αυτές τις διαφορετικές στοίβες με κριτήρια που συνεισφέρουν οι συνάδελφοί μας από τη Διεύθυνση Ρομποτικής και Ανθρώπινης Εξερεύνησης της ESA. Η πρόκληση εδώ είναι να κάνουμε τις δοκιμές όσο πιο δυνατές γίνεται, να βρούμε αξιόπιστα αποτελέσματα για να καθοδηγήσουμε την επιλογή μας για αντισταθμίσεις και υποεπιλογή. “

Τα Γερμανικά Ινστιτούτα Έρευνας Κλωστοϋφαντουργίας και Ινών εκτελούν το μεγαλύτερο μέρος των δοκιμών έργων.

“Για παράδειγμα, μια δοκιμή τριβής περιλαμβάνει την τοποθέτηση του υλικού δοκιμής σε ένα ποτήρι με τούβλα προσομοιωμένου σεληνιακού υλικού, για να δούμε πώς διαρκεί με την πάροδο του χρόνου – το οποίο έχει προσαρμοστεί από ένα υπάρχον πρότυπο δοκιμής κλωστοϋφαντουργίας”, προσθέτει ο Shumit.

«Κλασικές δοκιμές διαπερατότητας πραγματοποιούνται επίσης, όπου ένα υγρό υψηλής πίεσης εφαρμόζεται σε ένα υλικό για να δει αν περνάει. Και ένας θάλαμος δοκιμών βρίσκεται σε εξέλιξη που προορίζεται για «θερμική ανακύκλωση» – εκθέτοντας υλικό σε επαναλαμβανόμενες ακραίες θερμοκρασίες κατά την κατάσταση κενού. »

Ένας σεληνιακός προσομοιωτής που ονομάζεται EAC-1A χρησιμοποιείται για δοκιμές έργων, που αναπτύχθηκε από το Ευρωπαϊκό Κέντρο Αστροναυτών της ESA  στη Γερμανία, που υποβλήθηκε σε επεξεργασία από ηφαιστειακό έδαφος.

Από διαστημικούς πεζούς έως αποθήκευση

Το δοκιμαστικό καθεστώς εξετάζει ολόκληρο τον κύκλο ζωής τυχόν μελλοντικών διαστημικών στολών, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου αποθήκευσης μεταξύ διαστημικών πεζοδρομίων. Ο Shumit εξηγεί: «Τα μελλοντικά κοστούμια συνήθως αποθηκεύονταν στην πύλη σε σεληνιακή τροχιά μεταξύ των επιφανειακών EVA. Πρέπει να γνωρίζουμε ότι οι σφραγίδες κοστουμιών, το καουτσούκ ή άλλα στοιχεία δεν θα υποβαθμίστηκαν από το χρόνο αποθήκευσής τους, έτσι ώστε να περιλαμβάνονται επίσης δοκιμές επιτάχυνσης γήρανσης, συμπεριλαμβανομένης της έκθεσης σε υγρασία και ακτινοβολία.

Υποστηριζόμενη μέσω του στοιχείου τεχνολογίας ανάπτυξης της ESA για υποσχόμενες νέες ιδέες, το έργο έχει παρουσιαστεί στο περιοδικό Advanced Materials Technologies .