NASA har en ny vision för rymdutforskning: under de kommande decennierna kommer människor att landa på Mars och utforska den röda planeten. Kort besök kommer att leda till längre vistelser och, kanske en dag, till kolonier.
Först återvänder vi dock till månen.
Varför månen före Mars?
"Månen är ett naturligt första steg", förklarar Philip Metzger, en fysiker vid NASA Kennedy Space Center. "Det är i närheten. Vi kan öva på att bo, arbeta och göra vetenskap där innan vi tar längre och mer riskfyllda resor till Mars. ”
Månen och Mars har mycket gemensamt. Månen har bara en sjätte jordens tyngdkraft; Mars har en tredjedel. Månen har ingen atmosfär; den Martiska atmosfären är mycket sällsynt. Månen kan bli mycket kall, så låg som -240o C i skuggor; Mars varierar mellan -20o och -100o C.
Ännu viktigare är båda planeterna täckta med silt-fin damm, kallad "regolith." Månens regolit skapades av det oändliga bombardemanget av mikrometeoriter, kosmiska strålar och partiklar av solvind som bryter ner stenar i miljarder år. Martolsk regolit utkom från påverkan av mer massiva meteoriter och till och med asteroider, plus åldrar av daglig erosion från vatten och vind. Det finns platser på båda världar där regolitten är 10+ meter djup.
Att använda mekanisk utrustning i närvaro av så mycket damm är en formidabel utmaning. Just förra månaden var Metzger ordförande för ett möte om ämnet: "Granular Materials in Lunar and Martian Exploration", som hölls i Kennedy Space Center. Deltagarna kämpade med frågor som sträcker sig från grundläggande transporter ("Vilken typ av däck behöver en buggy från Mars?") Till gruvdrift ("Hur djupt kan du gräva innan hålet kollapsar?") Till dammstormar - både naturliga och konstgjorda ("Hur mycket damm kommer en landande raket att slå upp? ”).
Att svara på dessa frågor på jorden är inte lätt. Moondust och Mars-damm är så ... främmande.
Prova detta: Kör fingret över datorns skärm. Du får en liten rest av damm som klamrar fast vid fingertoppen. Det är mjukt och luddigt - det är jorddamm.
Måndamm är annorlunda: "Det är nästan som fragment av glas eller korala - udda former som är väldigt vassa och sammanlåsta," säger Metzger. (Visa en bild av måndamm.)
"Även efter korta månevandringar fann Apollo 17-astronauterna att dammpartiklar hade fastnat axelrören på deras rymddräkter," säger Masami Nakagawa, docent vid gruvteknikavdelningen vid Colorado School of Mines. "Moondust trängde in i tätningar, vilket fick rymdsäcken att läcka lite lufttryck."
I solbelysta områden, lägger Nakagawa till, finslipat damm ovanför Apollo-astronauternas knän och till och med över deras huvuden, eftersom enskilda partiklar laddades elektrostatiskt av solens ultravioletta ljus. Sådana dammpartiklar irriterade ögonen och lungorna när de spårades in i astronauternas livsmiljö där de skulle bli luftburna. "Det är ett potentiellt allvarligt problem."
Damm är också allestädes närvarande på Mars, även om Mars-damm förmodligen inte är så skarpt som moondust. Vädret jämnar ut kanterna. Icke desto mindre piskar marterstormarna dessa partiklar 50 m / s (100+ km / h), skurar och bär alla utsatta ytor. Som roverna Spirit and Opportunity har avslöjat är Mars-damm (som moondust) troligen elektriskt laddat. Den håller fast vid solpaneler, blockerar solljus och minskar mängden kraft som kan genereras för ett ytuppdrag.
Av dessa skäl finansierar NASA Nakagawas Project Dust, en fyraårig studie som syftar till att hitta sätt att mildra effekterna av damm på robot- och mänsklig utforskning, allt från design av luftfilter till tunnfilmbeläggningar som avvisar damm från rymddräkter och maskiner .
Månen är också en bra testgrund för vad uppdragsplanerare kallar ”resursutnyttjande på plats” (ISRU) –a.k.a. "Leva utanför landet." Astronauter på Mars kommer att vilja bryta vissa råmaterial lokalt: syre för andning, vatten för att dricka och raketbränsle (väsentligen väte och syre) för resan hem. "Vi kan prova detta på månen först," säger Metzger.
Både månen och Mars tros ha vatten fryst i marken. Beviset för detta är indirekt. NASA och ESA rymdskepp har upptäckt väte - förmodligen H i H2O - i Marsjord. Förmodade isiga avsättningar sträcker sig från Martian-polerna nästan till ekvatorn. Lunaris är å andra sidan lokaliserad nära Månens nord- och sydpoler djupt inuti kratrar där solen aldrig skiner, enligt liknande data från Lunar Prospector och Clementine, två rymdskepp som kartlade månen i mitten av 1990-talet.
Om denna is kunde grävas, töas ut och bryts ihop till väte och syre ... Voila! Omedelbara leveranser. NASA: s Lunar Reconnaissance Orbiter, som kommer att lanseras 2008, kommer att använda moderna sensorer för att söka efter insättningar och identifiera möjliga gruvplatser.
"Månpolarna är en kall plats, så vi har arbetat med människor som är specialiserade på kalla platser för att ta reda på hur man landar på marken och gräver i permafrosten för att gräva vatten," säger Metzger. Bland NASA: s partner är utredare från Army Corps of Engineers 'Cold Region Research and Engineering Laboratory (CRREL). Viktiga utmaningar inkluderar sätt att landa raketer eller bygga livsmiljöer på isrika jordar utan att deras värme smälter marken så att den kollapsar under deras vikt.
Att testa all denna teknik på månen, som bara ligger två eller tre dagar från jorden, kommer att bli mycket lättare än att testa den på Mars, sex månader bort.
Så ... till Mars! Men först månen.
Originalkälla: [e-postskyddad] artikel
