Kiedy astronauci znów odwiedzą Księżyc, prawdopodobnie będą poruszać się po nim za pomocą pojazdów. Aby zapobiec unoszeniu się pyłu z jego powierzchni, konieczne będzie zbudowanie dróg. W ramach projektu ESA PAVER testowano różne materiały zakwalifikowane jako nadające się do budowy jezdni na jedynym naturalnym satelicie Ziemi.
Komputerowy projekt lądowiska na Księżycu
Skąd potrzeba wybrukowania Księżyca?
Razem z kolonizacją terenu pojawiają się drogi, a następnie ulice. W tym przypadku będzie to szczególnie ważne, ponieważ pył księżycowy jest drobny, lekki i bardzo zapychający. Już podczas misji Apollo okazał się być problematyczny. Sprzęt zatykał się kurzem, skafandry ulegały uszkodzeniom, zarysowaniom i erozji. Łazik księżycowy Apollo 17, poruszając się, został tak oblepiony wzniesionym przez siebie kurzem, że groziło mu przegrzanie, przez co około 110 kilogramów próbek mogłoby nie zostać skutecznie dostarczone na Ziemię. Na szczęście astronauci, improwizując, naprawili pojazd, zabezpieczając szczeliny resztkami zużytych map. Natomiast radziecki łazik Łunochod 2 faktycznie się przegrzał. Jego chłodnica zalepiła się kurzem, który uniósł się z powierzchni Księżyca.
Łazik z misji Apollo 17 kierowany przez astronautę Gene’a Cernana
Obecnie symulacje NASA sugerują, że gdy statek kosmiczny ląduje na Księżycu, smugi z silnika wzniecają tony pyłu, które mogą spowić całą powierzchnię lądownika, a także pokryć pobliskie otoczenie lądowiska. Najbardziej praktycznym rozwiązaniem, aby temu zapobiec, jest wybrukowanie obszarów największej aktywności człowieka, przede wszystkim budowa lądowisk i połączeń między nimi.
Projekt ESA PAVER
Pomysł na przetopienie piasku w celu budowy dróg już dawno znalazł zastosowanie na Ziemi. W celu dalszych testów powstał projekt ESA PAVER, badano w nim wykonalność tej techniki w przypadku budowy ścieżek na Księżycu. Użyto do tego lasera o mocy 12 kilowatów, za pomocą którego przetopiono imitację pyłu księżycowego w szklista i twardą substancję stałą.
Advenit Makaya, zajmujący się inżynierią materiałową naukowiec z ESA, powiedział, że projekt będzie bazował na koncepcji asfaltowania. W praktyce niemożliwym byłoby umieszczenie na Księżycu lasera pracującego na bazie dwutlenku węgla. Obecnie używany jest on do symulacji światła słonecznego. Promienie Słońca można skoncentrować, używając do tego soczewki Fresnela o dużej średnicy, aby uzyskać takie samo natężenie światła jak to wytwarzane przez laser.
Laser przetapiający imitację pyłu księżycowego w twardą nawierzchnię.
Postępy w rozwoju technik utwardzania powierzchni Księżyca
„W przeszłości podczas trwania takich projektów, głównie zwracaliśmy uwagę na wytapianie stosunkowo małych plam, od średnicy kilku milimetrów do kilku centymetrów. W przypadku budowy dróg lub lądowisk wymagany jest znacznie większy strumień lasera, aby móc wytopić szeroki obszar w miarę krótkim czasie”, zauważa Makaya.
Podczas doświadczeń przeprowadzonych na Politechnice w Clausthal-Zellerfeld wiązka lasera uzyskiwała już rozmiary pomiędzy 5 a 10 centymetrów średnicy. Metodą prób i błędów badacze opracowali strategię, za pomocą której laserem o średnicy 4,5 centymetra wydrążano figury nieco przypominające trójkąty o szerokości 20 cm. Mogą one być ze sobą łączone w celu stworzenia twardych powierzchni na dużych obszarach Księżyca, które następnie nadadzą się do wykorzystania jako drogi lub lądowiska.
Wytapianie trójkąta z zaokrąglonymi wierzchołkami w pyle księżycowym.
Jakie właściwości ma księżycowy asfalt?
Powstały materiał jest szklisty i delikatny, ale podatny na siłę nacisku, tak, że nawet gdy pęknie, będzie nadawał się do użytku. Pojedyncza warstwa takiego materiału ma około 1,8 centymetra grubości, więc drogi i inne wyłożone nim obiekty będą musiały składać się z kilku warstw, zależnie od potrzeby.
Pojedyncza warstwa przetopionego pyłu księżycowego – ma niecałe 2 cm grubości.
Co dalej?
„Ten projekt i eksperymenty poprowadzone w celu jego rozwinięcia były z naszego punktu widzenia bardzo skuteczną inwestycją. Otworzył wiele obiecujących ścieżek do dalszych badań”, podsumowuje Advenit Makaya.
Korekta – Dominika Pik
