ناسا با بزرگ‌ترین چالش ساخت خانه در ماه دست و پنجه نرم می‌کند: گرد و غبار!

همان‌طور که می‌دانید، ناسا می‌کوشد در مأموریت «آرتمیس» فضانوردان را تا سال ۲۰۳۰ مجدد به ماه بفرستد. دانشمندان در تلاش برای پیشبرد برنامه‌های این مأموریت، ساخت سکونتگاه برای فضانوردان - و پس‌ازآن انسان‌ها - در قطب جنوب ماه را نیز در نظر دارند. درحقیقت آنها سعی می‌کنند با حل چالش‌های ساخت خانه در ماه ازجمله وجود گردوغبار مقابله و محیط قمر زمین را برای انسان قابل‌سکونت کنند.

گرد و غبار ماه چرا و چطور مشکل‌زاست؟

گذشته از مسایٔل آب‌وهوایی و دما، مسیٔله غبار ماه یا «lunar regolith» نیز مطرح است. این نوعی گرد و غبار و لایه‌ای خاکستری نازک است که با عمق تقریبی چند متر در سطح ماه وجود دارد. دانشمندان آن را «سنگ‌پوش ماه» نیز می‌نامند. این گرد و غبار بر اثر برخورد شهاب‌سنگ‌ها به سطح ماه و خرد شدن آنها شکل گرفته است و ذرات بزرگی دارد و سطحش ناهموار است. علاوه‌براین، به همه‌چیز می‌چسبد؛ زیرا به‌صورت الکترواستاتیکی باردار می‌شود. همین ویژگی‌ها سبب شده غبار به‌راحتی به تجهیزات و ماشین‌آلات فضانوردان بچسبد و در مواقع بحرانی، به آنها آسیب بزند؛ به همین دلیل ناسا می‌کوشد برای حفظ سلامت تجهیزات خود، فناوری‌هایی مرتبط با کاهش تجمع غبار را توسعه دهد.

یکی دیگر از مشکلات عمده سنگ‌پوش ماه نحوه توزیع آن است. در غیاب اتمسفر و گرانش ناچیز ماه، ذرات غبار مدتی طولانی در هوا معلق می‌مانند. ساختار دندانه‌دار این ذرات ناشی از میلیاردها سال برخورد شهاب‌سنگ‌ها با سطح ماه در کنار فقدان هوازدگی است که منجر به سایش این ذرات شود. این دندانه‌ها موجب سایندگی هر سطحی می‌شوند که ذرات با آن برخورد کنند، مانند لباس‌ فضانوردان، پوست، چشم، ریه انسان و غیره. این ذرات همچنین روی پنل‌های خورشیدی جمع می‌شوند و جلوی جذب انرژی خورشید برای تجهیزات را می‌گیرند.

علاوه‌بر اینها، گرد و غبار ماه می‌تواند سبب گرم‌ شدن بیش از حد تجهیزات شود؛ زیرا رادیاتورهای حرارتی را می‌پوشاند و روی لنز دوربین‌ها، پنجره‌ها و غیره می‌نشیند و پیمایش یا ثبت تصاویر را دچار مشکل می‌کند.

«کریستین جان»، یکی از مهندسین مأموریت آرتمیس در مرکز فضایی جانسون ناسا، دراین‌باره گفت: «این گرد و غبارها بسیار ریزند و انسان نمی‌تواند با چشم آنها را ببیند اما می‌توانند سطوح را آلوده کنند و دردسرساز باشند.»

راه‌حل چیست؟

ناسا برای رفع این چالش‌ها فناوری‌هایی را در اداره مأموریت فناوری فضایی ناسا (STMD) توسعه داده است که در ادامه آنها را بررسی می‌کنیم. این سازمان می‌خواهد در پروازی آزمایشی، گرانش ماه را شبیه‌سازی کند و به کمک آن، رفتار غبار ماه در محیط گرانشی مشابه را مطالعه کند. این فناوری‌ها عبارت‌اند از:

ربات ClothBot: این ربات برای شبیه‌سازی رفتار گرد و غبار در محیطی تحت فشار طراحی شده است. ClothBot بر حرکات برنامه‌ریزی‌شده تمرکز دارد که درحقیقت حرکات فضانوردان را هنگام درآوردن لباس‌های فضایی شبیه‌سازی می‌کند تا حضور ذرات غبار در لباس آنها را مطالعه کند. این ابزار از سیستم تصویربرداری با نور لیزر استفاده می‌کند تا جریان گرد و غبار و رفتار آنها را ثبت کند. همچنین سنسورهایی وجود دارد که اندازه و تعداد ذرات را ثبت می‌کنند.

EDL: ابزار EDL یا «Electrostatic Dust Lofting» بررسی می‌کند گرد و غبار ماه هنگام باردار شدن از نظر الکترواستاتیکی چه رفتاری دارد؛ به‌عبارت‌دیگر، حین آزمایش، EDL با تابش نور از منبع UV نمونه‌های غبار را باردار می‌کند. سپس غبار باردارشده از میان نور لیزر عبور می‌کند تا نتایج رفتار آن ثبت شود. دوربین EDL حتی پس از پایان مرحله باردار شدن و عبور از میان نور لیزر و خاموش شدن نور UV، به بررسی رفتار گرد و غبار ادامه می‌دهد.

Hermes Lunar-G: پروژه Hermes Lunar-G که ناسا و مؤسسه تحقیقات فناوری فضایی تگزاس (T-STAR) آن را توسعه داده‌اند، براساس تأسیساتی به نام Hermes است که قبلاً در ایستگاه فضایی بین‌المللی بود. پروژه Lunar-G، مانند نسخه قبلی خود، برای مطالعه شبیه‌سازی‌های غبار ماه روی سخت‌افزار هرمس که کاربری آن تغییر کرده است، استفاده خواهد شد. نتایج این پروژه با نتایج داده‌های ریزگرانش از ایستگاه فضایی بین‌المللی و آزمایش‌های پروازی مشابه مقایسه خواهد شد.

داده‌هایی که در این پروژه‌های به دست آمده است، اطلاعاتی درمورد نرخ تولید گرد و غبار در ماه و نحوه حمل آنها در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد و به آنها کمک می‌کند مدل‌های محاسباتی خود را اصلاح کنند و به کمک آن استراتژی‌های بهتری برای کاهش گرد و غبار در مأموریت‌های آینده به مریخ و ماه را پیش بگیرند. درحال‌حاضر، این چالش جنبه‌های مختلفی دارد و نیاز است ساخت‌وساز ابزار مورداستفاده در مأموریت‌های فضایی، از لباس فضانوردان تا تجهیزات فضاپیما، دوباره بررسی شود.