ESA søger støvtætte materialer til månens tilbagevenden

Når mennesker vender tilbage til månen, de vil have en formidabel udfordring liggende på lur:månestøv. Den talkumlignende måneregolit betragtes som det største operationelle problem, som månekolonister står over for. Inden for et par dage efter eksponering for støv, Apollo rumdragter led tilslørede visirer, tilstoppede mekanismer og eroderede dragtlag. Så et ESA-hold undersøger nye materialemuligheder, der kan tjene som grundlag for fremtidige rumdragter eller beskytte rovere eller fast infrastruktur.

"Idéen opstod, at når ESA vender tilbage til månen, skulle vi se på at udnytte de mange innovationer på materialeområdet siden Apollo-rumdragterne blev designet, for mere end et halvt århundrede siden, " bemærker ESA's materiale- og procesingeniør Malgorzata Holynska.

"Så selvom vi ikke udvikler en ny rumdragt på nuværende tidspunkt, vi undersøger udvælgelse af kandidatmaterialer, som sådan et jakkesæt kan bruge – såvel som beskyttelsesdæksler til rovere eller fast maskineri og infrastruktur – og udfører nogle state-of-the-art tests for at se, hvordan de tåler simulerede måneforhold, især månestøv."

måne af støv

Som Apollo 12 kommandør Pete Conrad bemærkede:"Jeg tror nok en af ​​de mest skærpende, begrænsende facetter af månens overfladeudforskning er støvet og dets vedhæftning til alt, uanset hvilken slags materiale, om det er hud, dragt materiale, metal, uanset hvad det er og dets restriktive friktionslignende handling til alt, hvad det kommer på."

Det viste sig at omfatte rumdragter:"Suittens integritet forblev gode, men der er ingen tvivl i mit sind om, at med et par EVA'er mere kunne noget være gået i stå. I det område, hvor månestøvlerne passede på dragterne, vi bar den ydre beklædning og var begyndt at bære Mylaren igennem."

For nylig, Kinas Yutu-1 rover menes at være blevet immobiliseret i løbet af sin anden dag på månen af ​​månestøv, der tilstoppede dens bevægelige dele.

Voldelig oprindelse

Månestøv er til stede over hele månen, skabt af det konstante bombardement af mikrometeoritter smadrer den stenede overflade til fine partikler. I modsætning til jordbaseret støv er det aldrig blevet forvitret af vand eller vind, så selv mikroskopiske partikler stadig bevarer kanterne af knivskarphed. Og den ufiltrerede energi fra månesolskin kan give støvet en alvorlig statisk klæbe.

"Afhængigt af dets oprindelsesområde kan støvet have meget forskellige kemiske og slibende egenskaber, med dets præcise egenskaber afhængigt af det valgte landingssted - hvilket er en anden faktor, der giver anledning til bekymring, " bemærker ESA's konstruktionsingeniør Shumit Das.

"Et af de vigtigste fund fra Apollo var, at slideffekterne af månens regolit ville være den væsentligste begrænsende faktor for at vende tilbage til månen. Det vil vi gerne overvinde og muliggøre rumdragter, der kunne bruges til mange flere rumvandringer end de få, der udføres pr. Apollo-landing - op til 2, 500 timers overfladeaktiviteter er vores antagelse."

ESA'er fører tilsyn med projektet, samarbejde med den franske menneskelige faktorer-specialist Comex, de tyske institutter for tekstil- og fiberforskning og borgervidenskabsorganisationen Austrian Space Forum, som har fokus på forskning i rumdragt.

Sidste år blev der afholdt en workshop for at mødes med forskellige materialeleverandører, at få indsigt i lovende muligheder baseret på de seneste fremskridt.

Tester for succes med månekjole

"Ingen materiale kan virkelig gøre arbejdet, " tilføjer Malgorzata. "I stedet er konceptet at have en lagdelt løsning, og definere hvilken kombination af funktionelle lag der fungerer bedst, i form af fysiske og kemiske interaktioner med regolit, og hvordan man bedst forbinder dem. Vi tester derefter disse forskellige stakke i forhold til kriterier, som vores kolleger fra ESA's Directorate of Robotic and Human Exploration har bidraget med. Udfordringen her er at gøre testen så robust som muligt, at komme med troværdige resultater til at guide vores valg af afvejninger og nedvalg."

De tyske institutter for tekstil- og fiberforskning udfører hovedparten af ​​projekttestningen.

"For eksempel, en slidtest involverer at placere testmaterialet i en tumbler med mursten af ​​simuleret månemateriale, for at se, hvordan det holder over tid - som er blevet tilpasset fra en eksisterende tekstilteststandard, " tilføjer Shumit.

"Klassiske permeabilitetstests bliver også udført, hvor en højtryksvæske påføres et materiale for at se om det går igennem. Og et testkammer er under udvikling beregnet til 'termisk cykling' - udsætter materiale for gentagne ekstreme temperaturer under vakuumtilstand."

En månesimulant kaldet EAC-1A bruges til projekttestning, udviklet af ESA's European Astronaut Center i Tyskland, forarbejdet fra vulkansk jord.

Fra rumvandring til opbevaring

Testregimet ser på hele livscyklussen for eventuelle fremtidige rumdragter, også inklusive opbevaringstid mellem rumvandringer. Shumit forklarer:"Fremtidige dragter vil typisk blive opbevaret på gatewayen i månens kredsløb mellem overflade-EVA'er. Vi skal vide, at dragten forsegler, gummi eller andre elementer ville ikke blive forringet af deres opbevaringstid, så det også inkluderer accelererede ældningstests, inklusive fugt- og strålingseksponering."