Als de mens terugkeert naar de maan, ze zullen een formidabele uitdaging op de loer liggen:maanstof. De talkachtige maanregoliet wordt beschouwd als het grootste operationele probleem waarmee maankolonisten worden geconfronteerd. Binnen een paar dagen na blootstelling aan stof, Apollo-ruimtepakken hadden verduisterde vizieren, verstopte mechanismen en geërodeerde paklagen. Daarom onderzoekt een ESA-team nieuwe materiaalopties om als basis te dienen voor toekomstige ruimtepakken of om rovers of vaste infrastructuur te beschermen.

"Het idee kwam op dat als ESA teruggaat naar de maan, we moeten kijken naar het benutten van de vele innovaties op het gebied van materialen sinds de Apollo-ruimtepakken werden ontworpen. meer dan een halve eeuw geleden, " merkt ESA materiaal- en procesingenieur Malgorzata Holynska op.

"Dus hoewel we op dit moment geen nieuw ruimtepak ontwikkelen, we onderzoeken de selectie van kandidaatmaterialen die zo'n pak kan gebruiken - evenals beschermende hoezen voor rovers of vaste machines en infrastructuur - en voeren een aantal ultramoderne tests uit om te zien hoe ze bestand zijn tegen gesimuleerde maanomstandigheden, vooral maanstof."

maan van stof

Zoals Apollo 12-commandant Pete Conrad opmerkte:"Ik denk dat waarschijnlijk een van de meest verzwarende, beperkende facetten van verkenning van het maanoppervlak is het stof en de hechting aan alles, ongeacht wat voor soort materiaal, of het nu huid is, pak materiaal, metaal, wat het ook is en zijn beperkende wrijving-achtige actie op alles wat het krijgt."

Dat bleken ook ruimtepakken te zijn:"De pakintegriteiten bleven goed, maar ik twijfel er niet aan dat met nog een paar EVA's iets tot stilstand had kunnen komen. In het gebied waar de maanlaarzen op de pakken pasten, we droegen door het bovenkleed en begonnen door de Mylar heen te dragen."

Recenter, De Chinese Yutu-1 rover wordt verondersteld te zijn geïmmobiliseerd tijdens zijn tweede dag op de maan door maanstof dat zijn bewegende delen verstopte.

Gewelddadige oorsprong

Maanstof is overal op de maan aanwezig, gecreëerd door het gestage bombardement van micrometeorieten verplettert het rotsachtige oppervlak in fijne deeltjes. In tegenstelling tot aards stof is het nooit verweerd door water of wind, zodat zelfs microscopisch kleine deeltjes nog steeds haarscherpe randen behouden. En de ongefilterde energie van de maanzon kan het stof een ernstige statische hechting geven.

"Afhankelijk van het gebied van herkomst kan het stof zeer verschillende chemische en schurende eigenschappen hebben, met zijn precieze eigenschappen afhankelijk van de geselecteerde landingsplaats - wat een andere zorgwekkende factor is, " merkt ESA-bouwkundig ingenieur Shumit Das op.

"Een van de belangrijkste bevindingen van Apollo was dat de slijtage-effecten van de maanregoliet de belangrijkste beperkende factor zouden zijn bij het terugkeren naar de maan. We willen dat overwinnen en ruimtepakken mogelijk maken die voor veel meer ruimtewandelingen kunnen worden gebruikt dan de weinige die per Apollo-landing - tot 2, 500 uur oppervlakte-activiteiten is onze veronderstelling."

ESA's houdt toezicht op het project, samen te werken met de Franse human factors specialist Comex, de Duitse instituten voor textiel- en vezelonderzoek en de burgerwetenschapsorganisatie het Oostenrijkse ruimteforum, die zich richt op onderzoek naar ruimtepakken.

Vorig jaar werd er een workshop georganiseerd om verschillende materiaalleveranciers te ontmoeten, om op basis van de meest recente ontwikkelingen inzicht te krijgen in kansrijke opties.

Testen voor succes met maanjurken

"Geen enkel materiaal kan het werk echt doen, " voegt Malgorzata toe. "In plaats daarvan is het concept om een ​​gelaagde oplossing te hebben, en bepalen welke combinatie van functionele lagen het beste werkt, in termen van fysische en chemische interacties met regoliet, en hoe u deze het beste kunt aansluiten. Vervolgens testen we deze verschillende stapels aan de hand van criteria die zijn aangedragen door onze collega's van ESA's Directorate of Robotic and Human Exploration. De uitdaging hier is om het testen zo robuust mogelijk te maken, om met geloofwaardige resultaten te komen om onze keuze voor afwegingen en downselectie te sturen."

De Duitse instituten voor textiel- en vezelonderzoek voeren het grootste deel van de projecttests uit.

"Bijvoorbeeld, een slijttest omvat het plaatsen van het testmateriaal in een tuimelaar met stenen van gesimuleerd maanmateriaal, om te zien hoe het in de loop van de tijd meegaat - die is aangepast van een bestaande textielteststandaard, " voegt Shumit toe.

"Er worden ook klassieke permeabiliteitstesten uitgevoerd, waarbij een hogedrukvloeistof op een materiaal wordt aangebracht om te zien of het er doorheen gaat. En er is een testkamer in ontwikkeling die bedoeld is voor 'thermische cycli' - waarbij materiaal wordt blootgesteld aan herhaalde extreme temperaturen tijdens vacuümomstandigheden."

Een maansimulant genaamd EAC-1A wordt gebruikt voor het testen van projecten, ontwikkeld door ESA's European Astronaut Centre in Duitsland, verwerkt uit vulkanische grond.

Van ruimtewandelingen tot opslag

Het testregime kijkt naar de hele levenscyclus van toekomstige ruimtepakken, ook inclusief opslagtijd tussen ruimtewandelingen. Shumit legt uit:"Toekomstige pakken zouden normaal gesproken worden opgeslagen op de Gateway in een baan om de maan tussen EVA's aan de oppervlakte. We moeten weten dat pak zeehonden, rubber of andere elementen zouden niet worden aangetast door hun tijd in opslag, dus ook versnelde verouderingstesten, inclusief blootstelling aan vocht en straling."