Under de kommande åren går NASA tillbaka till månen för första gången sedan Apollo-eran. Istället för att vara en "fotspår och flaggor" -operation, är Project Artemis avsett att vara det första steget i att skapa en hållbar mänsklig närvaro på månen. Detta innebär naturligtvis ett antal utmaningar, inte minst som har att göra med månregolit (alias moondust). Av denna anledning undersöker NASA strategier för att mildra detta hot.
Som Robert A. Heinlein kan intyga, är månen en hård älskarinna! Den upplever extrema områden i yttemperatur, som går från höjder på 117 ° C (242 ° F) till lägsta temperaturer -173 ° C (-279 ° F). Det finns inte heller någon atmosfär och inget skyddande magnetfält att tala om, vilket innebär att astronauter kommer att utsättas för en intensiv mängd strålning på månen - mellan 110 till 380 mSv per år, jämfört med i genomsnitt 2,4 mSv på jorden.
Emellertid är moondust särskilt besvärligt på grund av hur det är oregelbundet format och knivskarpt. Detta damm bildades av miljoner år av meteoritpåverkan som smälte silikatmaterial och skapade små skärvor av glas och mineralfragment. För att göra saken värre, följer den nästan allt den berör, inklusive rymddräkter (som Apollo-astronauterna säkert märkte).
Detta beror inte bara på att dammpartiklarna har snygga kanter, utan också på grund av deras elektrostatiska laddning. På månens dag leder ultraviolett strålning från solen elektroner förlorade av de övre lagren av damm, vilket ger den en nettopositiv laddning. Runt polerna och den mörka sidan får solplasma regoliten att plocka upp elektroner, vilket ger den en negativ negativ laddning.
Som ett resultat utgör detta damm inte bara ett stort hot mot maskiner som har rörliga delar (som radiatorer), utan det kan också störa elektroniken genom att bygga upp elektrostatiska laddningar. För att ta itu med detta har NASA-forskare utvecklat en avancerad beläggning som kan användas på allt från ISS och rymdskepp till satelliter och rymddräkter.
Beläggningen utvecklades av Goddard-teknologerna Vivek Dwivedi och Mark Hasegawa som en del av NASA: s dynamiska respons av miljöerna på Asteroider, månen och Marsmånar (DREAM2). Beläggningen består av atomlager av titanoxid, som appliceras på torra pigment av färger med en metod känd som avancerad teknik som kallas atomlager.
Denna process, som regelbundet används för industriella ändamål, involverar placering av ett substrat (i detta fall titanoxid) inuti en reaktorkammare och pulserande olika typer av gaser för att skapa lager som inte är tjockare än en enda atom. Ursprungligen var denna beläggning avsedd att skydda rymds elektronik när de flyger genom ledande plasmamoln i jordens magnetosfär - också resultatet av solvind.
För att testa beläggningen har Dwivedi och hans team förberett en experimentpall täckt med belagda skivor, som för närvarande utsätts för plasma ombord på den internationella rymdstationen. Kombinerat med vad vi vet om månstoft kan denna beläggning betyda skillnaden mellan framtida framgång och misslyckande, inte bara med Artemis, utan med sina långsiktiga planer. Som Farrell sa:
”Vi har genomfört ett antal studier som undersöker måndamm. Ett viktigt fynd är att göra den yttre huden på rymddräkter och andra mänskliga system ledande eller avledande. Vi har faktiskt strikta konduktivitetskrav på rymdskepp på grund av plasma. Samma idéer gäller rymddräkter. Ett framtida mål är att tekniken ska producera ledande hudmaterial, och detta håller på att utvecklas. ”
Med tanke på framtiden planerar Farrell, Dwivedi och deras kollegor att ytterligare förbättra deras lagring av atomlager. Detta kommer att kräva en större reaktor för att öka utbytet av det laddningsminskande pigmentet, som de tänker konstruera. När det är klart kommer nästa steg att involvera testning av pigmentet på rymddräkter.
"Att konstruera ett stort lager av atomlager för att skapa uppsättningar som kan täcka stora ytor, till exempel roverytor, för testning kan ytterligare gynna teknologier för månutforskning," sade Farrell. Detta är verkligen sant med tanke på NASA: s önskan att arbeta med internationella partner för att upprätta en permanent utpost runt månens södra polära region.
