Explorar l’espai significa desafiar la pols

Per a l’ESA, la contaminació per pols és un tema urgent per a futures missions com la lunar internacional Porta d’entrada – una estació planificada en òrbita lunar que inclou mòduls europeus, que servirà de camp base per a les estades a la superfície de la Lluna – i l’Argonaut European Large Logistics Lander, EL3destinada a transportar càrrega per als colons lunars, que romandrien a la Lluna durant períodes prolongats.

L’ESA també és responsable de la robòtica Braç de transferència de mostra de l’internacional Retorn de la mostra de Mart campanya: amb el paper crucial de prendre mostres dels rovers de Mart per col·locar-les en un coet d’ascens per tornar a la Terra. La pols podria interferir amb els mecanismes del braç de 2,5 m de llarg.

Els enginyers de materials de l’Agència es van reunir recentment amb els seus homòlegs internacionals ISMSE-13/ICPMSE-15 Conferència Materials in the Space Environment a Leiden, als Països Baixos, amb el control de la pols entre els principals temes en discussió.

Van presentar investigacions que inclouen una instal·lació dedicada a la simulació de pols planetari, que actualment està prenent forma a l’ESA ESTEC centre tecnològic als Països Baixos, que s’utilitzarà per investigar els efectes de càrrega i els desplaçaments tèrmics i òptics induïts per la pols a les superfícies. També han estat evalorant els efectes de la pols sobre els tèxtils del vestit espacial i amb pols de lluna real que val més que el seu pes en or, estan avaluant els simulants lunars més adequats per a proves.

Pols a pols: a la Lluna i més enllà

James Gaier, científic retirat de la NASA que va treballar en el programa Apol·lo, va presidir una taula de debat dedicada a la conferència. Va assenyalar que “la pols lunar està present a tota la Lluna, creada pel bombardeig constant de micrometeorits que polveritza la superfície rocosa en partícules fines. A diferència de la pols terrestre, l’aigua o el vent no s’han resistit mai, de manera que fins i tot les partícules microscòpiques encara mantenen les vores de la nitidesa. I l’energia no filtrada del sol lunar pot donar a la pols una gran adherència estàtica”.

Mirant més lluny, el mateix passa amb la superfície marciana, amb vent per moure-la al voltant del planeta, així com les llunes rocoses sense atmosfera i molts asteroides.

Els astronautes de l’Apol·lo que es van trobar amb pols lunar de primera mà durant els aterratges d’Apol·lo de fins a uns quants dies a la superfície de la Lluna van destacar el repte que suposa per a estades de llarga durada en els seus informes de missió.

El comandant de l’Apol·lo 12, Pete Conrad, va assenyalar: “Crec que probablement una de les facetes més agreujants i restrictives de l’exploració de la superfície lunar és la pols i la seva adherència a tot, independentment del tipus de material, ja sigui pell, material de vestit, metall, no importa. què és i la seva acció restrictiva, semblant a la fricció, a tot el que passa”. Va afegir que fins i tot les capes exteriors del vestit espacial es començaven a desgastar.

El comandant de l’Apol·lo 17, Gene Cernan, va estar d’acord: “Crec que la pols és probablement un dels nostres majors inhibidors d’una operació nominal a la Lluna. Crec que podem superar altres problemes fisiològics, físics o mecànics, excepte la pols”.

Més recentment, la de la Xina Rover Yutu-1 Es creu que va ser immobilitzat durant el seu segon dia a la Lluna per la pols lunar que obstruïa les seves parts mòbils.

Aterratges lunars polsós

Carlos Soares, de l’equip d’enginyeria de control de la contaminació del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, va qualificar la contaminació per pols lunar com a assumptes pendents d’Apol·lo (JPL) va explicar que el problema comença durant l’aterratge: depenent de la mida de l’aterratge implicat, els seus propulsors de coets podrien desallotjar tones de regolita lunar durant l’aterratge, que després podria allotjar-se a les superfícies de l’aterratge i cobrir tota l’àrea d’aterratge.

Per tant, JPL ha desenvolupat un marc complex basat en models per simular esdeveniments d’aterratge lunar, començant per recrear els aterratges d’Apol·lo, per ajudar a permetre avaluacions de degradació. Per ajudar a validar aquestes simulacions, s’han realitzat proves de plomall de propulsor mitjançant la instal·lació de proves de plomall d’alt buit del Centre Aeroespacial Alemany. STG-CT. El marc també s’ha aplicat a altres escenaris d’aterratge planetari, inclòs un aterratge a Europa, la lluna incrustada de gel de Júpiter.

Un equip dirigit pel Centre Nacional d’Investigació Aeroespacial d’Itàlia (CIRA) també van presentar el seu treball sobre el desenvolupament d’un polímer a prova de pols especialment adaptat, amb propietats superficials modificades per formar superfícies “antiadherents”.

Entorns i problemes espacials nous

Coorganitzat amb l’agència espacial francesa CNES Laboratori aeroespacial francès Onerai la Laboratori de proves d’integritat del CanadàISMSE-13/ICPMSE-15 els dies 18 i 23 de setembre va ser la primera vegada que la comunitat internacional d’enginyeria de materials espacials s’havia reunit en persona durant quatre anys, juntament amb participants de l’Agència d’Exploració Aeroespacial del Japó. JAXA i l’Administració Espacial Nacional de la Xina (CNSA), així com agències espacials nacionals.

L’enginyer de materials de l’ESA i coorganitzador Adrian Tighe explica: “D’una forma o una altra, aquest esdeveniment porta quatre dècades en marxa, on ens reunim per discutir molts dels problemes amb què el sector espacial està enfrontant actualment pel que fa a l’entorn espacial. i el seu efecte sobre els materials.

“Així, a més del tema de la pols, vam veure, per exemple, un enfocament en els problemes que sorgeixen amb satèl·lits que volen molt a prop de la Terra, a les anomenades altituds d’òrbita terrestre molt baixa, on es trobava oxigen atòmic molt erosiu a la part superior de l’atmosfera. podria ser un problema per a les constel·lacions planificades, així com el repte de simular el dany dels residus orbitals a nivell de materials, que està demostrant un factor cada cop més significatiu en òrbites molt transitades.

“Després hi ha la tendència creixent al voltant de la comercialització, inclosa la voluntat d’utilitzar peces més comercials disponibles per a missions espacials més barates i ràpides, en lloc de components i materials tradicionals qualificats per a l’espai, però que requereixen un acte d’equilibri en termes de rendiment. tolerància a la radiació, etc. Després van venir les discussions sobre metodologies de fabricació i proves completament noves basades en conceptes com la digitalització i el modelatge, la intel·ligència artificial i l’aprenentatge automàtic, obrint moltes possibilitats noves!

ISMSE-13/ICPMSE-15 es va allotjar a Leiden’s Centre de Biodiversitat Naturalisfent possible una xerrada fascinant sobre el procés de preservació dels ossos de dinosaure abans que es mostrin, i donant context a una discussió sobre la “biomimètica” per a l’espai, imitant els sistemes naturals i les vides amb finalitats d’enginyeria.