NASA har en ny Vision for Space Exploration: i tiårene fremover vil mennesker lande på Mars og utforske den røde planeten. Kort besøk vil føre til lengre opphold og, kanskje en dag, til kolonier.
Først kommer vi imidlertid tilbake til månen.
Hvorfor månen før Mars?
"Månen er et naturlig første skritt," forklarer Philip Metzger, en fysiker ved NASA Kennedy Space Center. "Det er i nærheten. Vi kan øve på å bo, jobbe og drive vitenskap der før vi tar lengre og mer risikofylte turer til Mars. ”
Månen og Mars har mye til felles. Månen har bare en sjettedel jordens tyngdekraft; Mars har en tredjedel. Månen har ingen atmosfære; den Martiske atmosfæren er veldig sjelden. Månen kan bli veldig kald, så lav som -240o C i skygger; Mars varierer mellom -20o og -100o C.
Enda viktigere er begge planetene dekket med silt-fint støv, kalt "regolit". Månens regolit ble skapt av uopphørlig bombardement av mikrometeoritter, kosmiske stråler og partikler av solvind som bryter ned bergarter i milliarder av år. Martolsk regolit ble resultatet av virkningene av mer massive meteoritter og til og med asteroider, pluss aldre med daglig erosjon fra vann og vind. Det er steder på begge verdener der regolitten er 10+ meter dyp.
Å betjene mekanisk utstyr i nærvær av så mye støv er en formidabel utfordring. Bare forrige måned var Metzger styreleder for et møte om temaet: "Granular Materials in Lunar and Martian Exploration," som ble holdt på Kennedy Space Center. Deltakerne kjempet med problemer som spenner fra grunnleggende transport ("Hva slags dekk trenger en Mars-buggy?") Til gruvedrift ("Hvor dypt kan du grave før hullet kollapser?") Til støvstormer - både naturlig og kunstig ("Hvor mye støv vil en landingsrakett slå seg opp? ”).
Det er ikke enkelt å svare på disse spørsmålene på jorden. Moondust og Mars støv er så ... fremmed.
Prøv dette: Kjør fingeren over skjermen på datamaskinen. Du får en liten rest av støv som klamrer seg fast til fingeren. Det er mykt og uklar - det er jordstøv.
Månestøv er annerledes: "Det er nesten som fragmenter av glass eller korallformige former som er veldig skarpe og sammenhengende," sier Metzger. (Se et bilde av månestøv.)
"Selv etter korte måneturer, fant astronautene på Apollo 17 støvpartikler som hadde fastkjørt skulderleddene på romdraktene sine," sier Masami Nakagawa, førsteamanuensis i gruvedriftsteknisk avdeling ved Colorado School of Mines. "Moondust trengte inn i tetninger, noe som fikk romdraktene til å lekke litt lufttrykk."
I solfylte områder, legger Nakagawa til, finstøv løftet over knærne på Apollo-astronautene og til og med over hodene, fordi individuelle partikler ble elektrostatisk ladet av solens ultrafiolette lys. Slike støvpartikler irriterte øynene og lungene når de spores inn i astronautenes habitat der de ville bli luftbårne. "Det er et potensielt alvorlig problem."
Støv er også allestedsnærværende på Mars, selv om Mars-støv sannsynligvis ikke er så skarpt som moondust. Forvitring jevner kantene. Ikke desto mindre pisker støvstormene fra Martian disse partiklene 50 m / s (100+ mph), og skurer og bruker hver utsatt overflate. Som roveren Spirit og Opportunity har avslørt, er sannsynligvis Mars-støv (som moondust) elektrisk ladet. Den klamrer seg fast til solcellepaneler, blokkerer sollys og reduserer mengden strøm som kan genereres for et overflateoppdrag.
Av disse grunner finansierer NASA Nakagawas Project Dust, en fire år lang studie som er ment å finne måter å dempe virkningene av støv på robot- og menneskelig leting, alt fra design av luftfilter til tynnfilmbelegg som avviser støv fra romdrakter og maskiner .
Månen er også et godt testområde for det oppdragsplanleggere kaller “ressursutnyttelse in situ” (ISRU) –a.k.a. "Bor av landet." Astronauter på Mars kommer til å ønske å utvinne visse råvarer lokalt: oksygen for å puste, vann til å drikke og rakettdrivstoff (egentlig hydrogen og oksygen) for hjemreisen. "Vi kan prøve dette på månen først," sier Metzger.
Både Månen og Mars antas å ha vann frosset i bakken. Bevisene for dette er indirekte. NASA og ESA romfartøy har oppdaget hydrogen - antagelig H i H2O - i Marsjord. Antatte isete avsetninger varierer fra Mars-polene nesten til ekvator. Lunar is, derimot, er lokalisert nær Månens nord- og sørpoler dypt inne i kratere der Solen aldri skinner, ifølge lignende data fra Lunar Prospector og Clementine, to romfartøy som kartla månen på midten av 1990-tallet.
Hvis denne isen kunne graves, tines ut og brytes fra hverandre til hydrogen og oksygen ... Voila! Øyeblikkelig forsyninger. NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter, som skal lanseres i 2008, vil bruke moderne sensorer for å søke etter forekomster og finne mulige gruvesider.
"Månepolene er et kaldt sted, så vi har jobbet med mennesker som spesialiserer seg på kalde steder for å finne ut hvordan du kan lande på jordene og grave i permafrosten for å grave ut vann," sier Metzger. Premier blant NASAs partnere er etterforskere fra Army Corps of Engineers 'Cold Regions Research and Engineering Laboratory (CRREL). Sentrale utfordringer inkluderer måter å lande raketter eller bygge naturtyper på isrik jord uten at varmen smelter bakken slik at den kollapser under deres vekt.
Å teste all denne teknologien på Månen, som ligger bare 2 eller 3 dager unna Jorden, kommer til å bli mye enklere enn å teste den på Mars, seks måneder unna.
Så ... til Mars! Men først, Månen.
Original kilde: [e-postbeskyttet] artikkel
