Maanstof kan een probleem zijn voor toekomstige maanverkenners

Bedenk het als een flashback-bericht van de Apollo-maanwandelaars: De maan is een Disneyland van stof.

Tussen 1969 en eind 1972 hebben een dozijn astronauten het poederige regolith, het vuil aan de bovenkant van de maan, omhoog getrapt.

“Hoe meer tijd je daar doorbrengt, hoe meer je van helm tot laarzen bedekt raakt met maanstof,” herinnerde Apollo 11-astronaut Buzz Aldrin zich. Apollo 17 commandant Gene Cernan uitte soortgelijke gedachten in een technische debriefing na zijn missie, die het laatste menselijke verblijf op de maan was. “Ik denk dat stof waarschijnlijk een van onze grootste belemmeringen is voor een nominale operatie op de maan. Ik denk dat we andere fysiologische of fysieke of mechanische problemen kunnen overwinnen behalve stof,” zei hij.

Gerelateerd: Apollo 11 op 50: Een complete gids voor de historische maanlanding

Stoftoestand op de maan. Apollo 17-commandant Gene Cernan maakt zich klaar om zijn met maanstof bedekte ruimtepak uit te trekken. (Beeldcredit: NASA)

Maanstof

De bemanningsleden van de Apollo konden niet voorkomen dat ze maanstof in hun maanlander vonden. Nadat ze hun helmen en handschoenen hadden afgezet, konden de maanwandelaars het schurende karakter van het stof voelen, maar ook de maan ruiken en zelfs proeven. En dat gaf aanleiding tot het “Apollo-aroma”, herinneringen van astronauten aan de geur van de maan. Het blijkt dat de maan een aparte geur heeft.

Aldrin herinnert zich dat het maanstof dat tijdens de Apollo 11-missie pakken en uitrusting bevuilde, rook “als verbrande houtskool of als as in een open haard, vooral als je er een beetje water over sprenkelt.”

Apollo 17’s Harrison “Jack” Schmitt heeft gezegd: “Alles wat ik kan zeggen is dat ieders onmiddellijke indruk van de geur was dat het naar afgewerkt buskruit rook, niet dat het ‘metaalachtig’ of ‘scherp’ was. De geur van buskruit zat waarschijnlijk veel meer in ons geheugen gegrift dan andere vergelijkbare geuren.” Hij maakte voor het eerst een opmerking over de buskruitgeur slechts 7 minuten nadat de repressurization van de Apollo 17 maanlander was gestart, voegde Schmitt eraan toe.

Schmitt had wat sommigen bestempelen als het eerste geregistreerde geval van buitenaardse hooikoorts. “Het is vrij snel gekomen,” radiode hij vanaf de maan naar de missiecontrole in Houston met een verstopte stem. Hij had een heftige reactie op maanstof, waardoor de kraakbeenplaten in de wanden van zijn neuskamers opzwollen.

Een flacon met maanstof van de Apollo 11, afkomstig van een maanmonster dat in 1969 is verzameld. (Image credit: Marilee Bailey/Lawrence Berkeley National Laboratory)

Astronautische hygiëne

De maan van de aarde is de “go-to”-plaats voor menselijke ruimtevluchten in het komende decennium. Er zijn belangrijke politieke, economische en financiële redenen om de maan te verkennen en te koloniseren – met name om water aan het maanoppervlak te onttrekken en naar kostbare zeldzame aardmetalen te zoeken naarmate de aardse voorraden slinken.

Hoewel er mogelijkheden zullen zijn voor degenen die bereid zijn van deze hulpbronnen gebruik te maken, hetzij als naties, hetzij als individuen, hetzij als particuliere bedrijven of als een combinatie van deze, zullen er ook gevaren zijn die moeten worden aangepakt. Eén zo’n gevaar voor astronauten zal de blootstelling aan maanstof zijn.

Dat is de mening van John Cain, een in het Verenigd Koninkrijk gevestigde deskundige op het gebied van de risico’s van blootstelling aan maanstof en een onafhankelijk adviseur op het gebied van gezondheidsrisicobeheer voor astronauten. Hij was de eerste wetenschapper die de wetenschappelijke discipline “astronautische hygiëne” definieerde, een tak van de bedrijfsgeneeskunde die tot doel heeft de blootstelling van astronauten aan gevaren in een omgeving met lage zwaartekracht te beheersen.

“Het is van essentieel belang dat de aard van het maanstof bekend is, de effecten ervan op het lichaam worden begrepen, de blootstellingsroutes worden geïdentificeerd en de middelen om de blootstelling te verminderen worden ontwikkeld,” vertelde Cain aan Space.com. Dergelijk werk wordt uitgevoerd in het Verenigd Koninkrijk, de Verenigde Staten, de Europese Unie, China, Rusland en India.

Deze close-up van maanstof toont een samensmelting van gesteente, mineralen en glas dat ontstaat door de hitte van micrometeoroïde inslagen. (Foto: David S. McKay/NASA/JSC)

Reactief stof

Cain stelde vast dat maanregoliet verschillende soorten reactief stof bevat, waaronder siliciumdioxide (50%), ijzeroxide en calciumoxide (45%), en andere oxiden (5%). Siliciumdioxide is zeer giftig; stof met silica op aarde is verantwoordelijk voor silicose, een levensbedreigende longziekte die vooral voorkomt bij steenhouwers.

“De plaats van de afzetting van stofdeeltjes in de longen zal afhangen van de deeltjesgrootte, met nanodeeltjes die diep in de longen doordringen,” zei Cain. “De lagere zwaartekracht van de maan zal een belangrijke invloed hebben op de plaats waar de nanodeeltjes worden afgezet en de daaropvolgende blootstelling aan gezondheidseffecten.”

Er zijn mogelijkheden op de maan om de gezondheidseffecten van blootstelling aan nanodeeltjes in een omgeving met lage zwaartekracht te onderzoeken, met name de reacties van longcellen, zei Cain. Dergelijk onderzoek, samen met andere studies van stofblootstelling, zal van onschatbare waarde zijn voor het onderzoeken van gezondheidseffecten en voor het ontwikkelen van de maatregelen om de blootstelling aan stof op de maan te beheersen, voegde hij eraan toe. Deze maatregelen kunnen bestaan uit ruimtepakken die weinig stof vasthouden, magnetische scheidingstechnieken voor het stof of deeltjesbundels om stof van oppervlakken te verwijderen.

“De verbeterde inzichten in de menselijke fysiologie en geneeskunde, met name de ademhaling in een omgeving met lage zwaartekracht, zullen potentiële voordelen hebben op aarde – bijvoorbeeld voor de ontwikkeling van nieuwe middelen om medicijnen af te leveren en voor de ontwikkeling van nieuwe behandelingen,” zei Cain.

Spinoff voor de cosmetica-industrie?

Gezien de grilligheid en het schurende karakter van maanstof, zou het materiaal wetenschappers kunnen helpen bij het bestuderen van de mechanismen en de behandeling van huidbeschadiging.

“Het onderzoek naar veranderingen in de huidcellen, als gevolg van stofschade in een omgeving met lage zwaartekracht, zal van onschatbare waarde zijn voor de cosmetica-industrie bij de ontwikkeling van aardse toepassingen voor de behandeling van huidaandoeningen,” aldus Cain.

De stimulans om de maan te bereiken en met succes nederzettingen op het maanoppervlak te vestigen zal een grotere behoefte aan astronauten – en toekomstige ruimtetoeristen – met zich meebrengen die de barre omstandigheden kunnen weerstaan. Dit zal leiden tot de ontwikkeling en toepassing van “exposome screening” voor gebruik bij de selectie van maanreizigers, stelde Cain voor. Dit omvat een verzameling van omgevingsfactoren, zoals stress en dieet, waaraan een individu wordt blootgesteld en die een effect kunnen hebben op de gezondheid.

Die individuen met de nodige genetische opmaak om straling en de langetermijneffecten van microzwaartekracht te weerstaan, zullen een groot voordeel hebben voor reizen naar de maan, zei Cain. “Blootstellingstechnologie zoals ontwikkeld voor de verkenning van de maan zal veel terrestrische neveneffecten hebben – bijvoorbeeld bij de selectie van personeel voor werk in extreme omgevingen.”

Op de lange termijn, zei Cain, zal de drang om de maan te verkennen en permanente nederzettingen te vestigen de noodzaak inhouden van de ontwikkeling van gezondheids- en veiligheidswetgeving om ervoor te zorgen dat mensen in veilige omstandigheden werken. “Er zal behoefte zijn aan de ontwikkeling van opleidings-, onderwijs- en onderzoeksinstellingen en de ontwikkeling van vaccins om het potentieel voor het ontstaan van pathogene microben binnen de nederzettingen als gevolg van mutatie tegen te gaan,” zei hij.

“Het kan daarom worden gezien dat de maan geen ‘daar geweest, dat gedaan’-wereld is. Er zullen volop mogelijkheden zijn voor degenen die bereid zijn de uitdagingen aan te gaan,” zei Cain. “De verkenning van de maan zal opwindend zijn vanwege de mogelijkheden om de gevaren voor de gezondheid te begrijpen, om de middelen te ontwikkelen om ze te identificeren en te beheersen en om de geleerde lessen op aarde toe te passen.”

Gerelateerd: Home on the Moon: How to Build a Lunar Colony (Infographic)

Abrasieve vondst

Heb je ooit over een strand gewandeld en bijna op een klein stukje glas gestapt?

Toekomstige maanverkenners zal waarschijnlijk iets soortgelijks overkomen. Zij zullen op een “strand” lopen dat voornamelijk bestaat uit kapotgeslagen stukjes glas-achtige scherven. Dit zijn de overblijfselen van miljarden jaren van micrometeorietbombardementen en een gebrek aan natuurlijke verwering van de bijna vacuümomgeving van de maan.

“Deze scherpe deeltjes kunnen door de lagen van het ruimtepak dringen, krassen maken op vizieren en meters en mechanische mechanismen onherstelbaar verstoppen,” zegt Ryan Kobrick, een assistent-professor ruimtevaartoperaties aan de Embry-Riddle Aeronautical University in Daytona Beach, Florida. Hij heeft de fijnkorrelige deeltjes van de maan bestudeerd en heeft een paar waarschuwingen.

“Toekomstige maanverkenners zullen met soortgelijke ontberingen te maken krijgen als de Apollo-astronauten,” vertelde Kobrick aan Space.com, “maar in sterkere mate als ze van plan zijn om langer dan een paar dagen te blijven. De fijnkorrelige deeltjes zijn onzichtbaar voor het menselijk oog en liggen op de loer in de maanregolith, de metersdikke bovenste bodemlaag van de maan.

“De apparatuur moet ofwel robuust zijn om de schurende omgeving aan te kunnen, of na slechts een paar excursies in het veld al kunnen worden weggegooid of hergebruikt. Ongeacht de taak, variërend van wetenschappelijk veldwerk tot het winnen van grondstoffen en zelfs tot het joyriden van toeristen met maanvoertuigen, zullen ontdekkingsreizigers stoffig en vies worden,” adviseerde Kobrick.

“Er zijn verschillende technologieën die kunnen helpen bij het beperken van stof, zoals gladde coatings en elektrostatische apparaten, maar een duurzamere aanpak zal zijn om je voor te bereiden op een vuile operationele omgeving,” voegde hij eraan toe.

Gerelateerd: NASA’s 17 Apollo-maanmissies in beeld

Parallel met kolenmijnen

Kobrick bood een interessante aardse analogie voor de kwestie van gevaarlijke deeltjes op de maan.

“Kolenwinning heeft veel parallellen met maanactiviteit, en de gezondheidsrisico’s hebben er zelfs mee te maken,” zei hij. “Toen de Apollo-maanwandelaars hun maanmodule weer betraden, brachten ze stof uit hun pakken in het bewoonbare volume, en het bedekte hun huid en uitrusting. Ze hadden lichte irritaties en mogelijk hooikoortssymptomen door het binnenkrijgen.”

Dit zijn grote risico’s voor de menselijke gezondheid en prestaties, benadrukte Kobrick. Bovendien kan maanstof gevoelige apparatuur beschadigen, zowel in de habitat als buiten op het maanoppervlak.

“Natte doekjes – of droge doekjes, want water zal een kostbaar goed zijn – en stofzuigen zullen routine worden voor maanbewoners,” zei Kobrick. “Veiligheidsonderhoud en hercertificering zullen kritische handelingen zijn, gezien de stofgevaren. Veldapparatuur zal meer worden behandeld als een vliegtuig dat wordt omgedraaid voor de volgende vlucht, dan wanneer je je auto gewoon parkeert voor de nacht.”

Lange bewoning van de maan zal het paradigma van clean-room voertuigen veranderen, vooral als de mijnbouw op de maan in een stroomversnelling komt. “Menselijke exploratie is afhankelijk van het kunnen doorkruisen van vreemde omgevingen, maar het aantal cycli dat gebouwde apparatuur moet doorstaan zal bepalen hoe ver onze maanschoenen ons zullen brengen,” concludeerde Kobrick.

Zo lastig is het stofprobleem, dat een bijeenkomst volgend jaar zich richt op de invloed van maanstof op menselijke exploratie.

De workshop wordt georganiseerd en voorgezeten door Joel Levine, onderzoeksprofessor in de toegepaste wetenschap aan het College of William and Mary in Williamsburg, Virginia, en adviseur van het NASA Engineering and Safety Center in Hampton, Virginia.

“Een van de belangrijkste onverwachte ontdekkingen van het Apollo-programma was de schadelijke invloed van maanstof op de astronauten en hun uitrusting, waaronder hun ruimtepakken,” vertelde Levine aan Space.com.

“Nu de V.S. een nieuw programma begint, Artemis genaamd, van menselijke verkenning en kolonisatie van de maan, waarbij astronauten steeds meer tijd besteden aan het werken op en verkennen van het maanoppervlak, moeten we oplossingen vinden om de invloed van maanstof op de astronauten en hun uitrusting te beperken/verminderen,” zei hij.

  • Foto’s: De zoektocht naar water op de maan
  • 50 jaar na Apollo 11, een nieuwe maan stormloop komt
  • Maanbasis visies: How to Build a Lunar Colony (Photos)

Leonard David is author of the recently released book, “Moon Rush: The New Space Race” published by National Geographic in May 2019. A longtime writer for Space.com, David has been reporting on the space industry for more than five decades. Follow us on Twitter @Spacedotcom or Facebook.

Recent news

{{ articleName }}

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *