В рамках программы «Артемида» НАСА отправит на Луну первых астронавтов со времен «Аполлона» до 2030 года. К ним присоединятся несколько космических агентств, таких как ЕКА и Китай, которые планируют отправить туда астронавтов (и «тайконавтов») впервые. Помимо этого, все планируют построить постоянные места обитания в районе Южного полюса – бассейна Эйткен и необходимую инфраструктуру, которая приведет к постоянному присутствию человека. Это создает множество проблем, наиболее заметными из которых являются проблемы, связанные с природой лунной среды.
Помимо экстремальных температур, 14-дневного суточного цикла и безвоздушной среды, существует проблема лунного реголита (он же лунная пыль). Лунный реголит не только грубый и зазубренный, но и прилипает ко всему, потому что он заряжен электростатически. Из-за того, что эта пыль наносит ущерб здоровью, оборудованию и технике астронавтов, НАСА разрабатывает технологии для уменьшения накопления пыли. Семь из этих экспериментов будут проверены во время летных испытаний с использованием Blue Origin. Нью Шепард ракету, чтобы оценить их способность поглощать лунную пыль.
Еще одна серьезная проблема с лунным реголитом заключается в том, как он поднимается и распространяется шлейфами космических кораблей. Практически без атмосферы и с более низкой гравитацией (16,5% от земной) эта пыль может оставаться в воздухе в течение длительных периодов времени. Его неровная природа, возникшая в результате миллиардов лет ударов метеоров и микрометеороидов и полного отсутствия выветривания, является абразивной для любой поверхности, с которой он вступает в контакт, начиная от скафандров и оборудования и заканчивая человеческой кожей, глазами и легкими. Он также будет накапливаться на солнечных батареях, что не позволит миссиям получать достаточно энергии, чтобы пережить лунную ночь.
Кроме того, он также может привести к перегреву оборудования, поскольку он покрывает тепловые радиаторы и накапливается на окнах, объективах камер и козырьках, что затрудняет просмотр, навигацию и получение точных изображений. Кристен Джон, руководитель технической интеграции Lunar Surface Innovation Initiative в Космическом центре Джонсона НАСА, заявила в пресс-релизе НАСА: «Мелкозернистая пыль содержит частицы, которые меньше, чем может видеть человеческий глаз, что может создать видимость загрязненной поверхности. выглядеть чистым».
Решение проблемы
Эти технологии были разработаны в рамках программы NASA Game Change Development в рамках Управления космических технологий агентства (STMD). Летные испытания «Моделирование лунной гравитации с помощью суборбитальной ракеты» будут изучать механику реголита и перенос лунной пыли в моделируемой лунной гравитационной среде. Полезная нагрузка включает в себя проекты по уменьшению и очистке пыли с использованием нескольких стратегий. Они включают в себя:
ТканьБот:
Этот компактный робот предназначен для моделирования и измерения поведения пыли в среде под давлением, которую астронавты могут вернуть после выхода в открытый космос (EVA). Робот использует заранее запрограммированные движения, которые имитируют движения астронавтов при снятии скафандров (так называемое «снятие»), выпуская небольшую дозу имитатора лунного реголита. Система визуализации с лазерной подсветкой будет фиксировать поток пыли в режиме реального времени, а датчики фиксируют размер и количество частиц.
Электростатическое удаление пыли (EDL):
EDL будет изучать, как лунная пыль «поднимается» (поднимается вверх), когда она становится электростатически заряженной, чтобы улучшить модели подъема пыли. Во время лунной гравитационной фазы полета будет выброшен образец пыли, который EDL будет освещать с помощью источника ультрафиолетового света, заставляя частицы заряжаться. Затем пыль будет проходить через листовой лазер, поднимаясь с поверхности, в то время как EDL наблюдает и записывает результаты. Камера EDL будет продолжать снимать пыль до завершения миссии, даже после того, как закончится фаза лунной гравитации и отключится ультрафиолетовое излучение.
Гермес Лунар-G:
Проект Hermes Lunar-G, разработанный NASA, Texas A&M и Texas Space Technology Applications and Research (T-STAR), основан на объекте (Hermes), который ранее работал на Международной космической станции (МКС). Как и его предшественник, проект Lunar-G будет опираться на перепрофилированное оборудование Hermes для изучения имитаторов лунного реголита. Это будет сделано с использованием четырех контейнеров, содержащих сжатые имитаторы лунной пыли. Когда полет войдет в фазу лунной гравитации, эти симуляторы разгерметизируются и будут плавать в контейнерах, в то время как высокоскоростные камеры и датчики будут собирать данные. Результаты будут сопоставлены с данными микрогравитации МКС и аналогичных летных экспериментов.
Данные, полученные в ходе этих проектов, предоставят информацию о скорости образования реголита, транспорте и механике, что поможет ученым уточнить вычислительные модели. Это позволит планировщикам и проектировщикам миссий разработать более эффективные стратегии борьбы с пылью для будущих миссий на Луну и Марс. Эта проблема уже влияет на некоторые аспекты технологических разработок НАСА, начиная от использования ресурсов на месте (ISRU) и строительства до транспорта и наземной энергетики. Сказал Джон:
«Изучение некоторых фундаментальных свойств поведения лунной пыли и влияния лунной пыли на системы имеет последствия, выходящие далеко за рамки борьбы с пылью и окружающей среды. Расширение нашего понимания поведения лунной пыли и развитие наших технологий борьбы с пылью принесут пользу большинству возможностей, запланированных для использования на лунной поверхности».
Испытательный полет и усовершенствования транспортного средства, которые позволят моделировать лунную гравитацию, финансируются в рамках программы НАСА Flight Opportunities.
Дополнительная литература: НАСА
