Moon Dust Could Be a Problem for Future Lunar Explorers

Pomyśl o tym jak o retrospekcji wiadomości z Apollo moonwalkers: Księżyc to Disneyland pyłu.

Między 1969 a końcem 1972 roku, tuzin astronautów kopało sproszkowany regolit, czyli wierzchni brud Księżyca.

„Im więcej czasu tam spędzasz, tym bardziej jesteś pokryty księżycowym pyłem od hełmu po buty” – wspominał astronauta Apollo 11 Buzz Aldrin. Dowódca Apollo 17 Gene Cernan wyraził podobne myśli podczas technicznej odprawy po swojej misji, która była ostatnim pobytem człowieka na Księżycu. „Myślę, że pył jest prawdopodobnie jednym z naszych największych hamulców dla nominalnej operacji na Księżycu. Myślę, że możemy przezwyciężyć inne fizjologiczne lub fizyczne lub mechaniczne problemy z wyjątkiem pyłu,” powiedział.

Related: Apollo 11 at 50: A Complete Guide to the Historic Moon Landing

Pył na Księżycu. Dowódca Apollo 17 Gene Cernan przygotowuje się do zdjęcia swojego kombinezonu pokrytego księżycowym pyłem. (Image credit: NASA)

Natura ścierna

Członkowie załogi Apollo nie mogli uniknąć śledzenia materiału księżycowego wewnątrz swoich lądowników księżycowych. Po zdjęciu hełmów i rękawic, moonwalkerzy mogli poczuć ścierną naturę pyłu, jak również zapach, a nawet smak Księżyca. I to właśnie dało początek „aromatowi Apollo” – wspomnieniom astronautów o zapachu Księżyca. Okazuje się, że ma on charakterystyczny zapach.

Aldrin pamięta, że księżycowy pył, który zabrudził skafandry i sprzęt podczas misji Apollo 11, pachniał „jak spalony węgiel drzewny lub podobny do popiołu z kominka, zwłaszcza jeśli skropisz go odrobiną wody.”

Harrison „Jack” Schmitt z Apollo 17 powiedział: „Wszystko, co mogę powiedzieć, to to, że wszyscy odnieśli natychmiastowe wrażenie zapachu zużytego prochu, a nie to, że był 'metaliczny’ lub 'ostry’. Zapach zużytego prochu był prawdopodobnie o wiele bardziej zakorzeniony w naszej pamięci niż inne porównywalne zapachy.” Po raz pierwszy skomentował zapach prochu zaledwie 7 minut po zainicjowaniu represuryzacji lądownika księżycowego Apollo 17, dodał Schmitt.

Schmitt miał to, co niektórzy oznaczają jako pierwszy w historii zarejestrowany przypadek pozaziemskiego kataru siennego. „It’s come on pretty fast,” he radioed from the moon to mission control in Houston in a congested voice. Miał znaczną reakcję na pył księżycowy, który spowodował obrzęk płytek chrzęstnych w ścianach jego komór nosowych.

Fiolka pyłu księżycowego Apollo 11 z próbki księżycowej zebranej w 1969 roku. (Image credit: Marilee Bailey/Lawrence Berkeley National Laboratory)

Higiena astronautyczna

Ziemski Księżyc jest „go-to” miejscem dla ludzkich lotów kosmicznych w ciągu następnej dekady. Istnieją istotne powody polityczne, ekonomiczne i finansowe, aby zbadać i skolonizować terytorium księżycowe – w szczególności, aby wydobywać wodę z powierzchni Księżyca i wydobywać cenne metale ziem rzadkich w miarę kurczenia się zasobów ziemskich.

Choć będą możliwości dla tych, którzy zechcą skorzystać z tych zasobów, czy to jako narody, osoby prywatne, firmy prywatne, czy jako kombinacja powyższych, będą też niebezpieczeństwa, którym trzeba będzie stawić czoła. Jednym z takich niebezpieczeństw dla astronautów będzie ekspozycja na księżycowy pył.

Taka jest perspektywa Johna Caina, brytyjskiego eksperta od zagrożeń związanych z ekspozycją na pył księżycowy i niezależnego konsultanta ds. zarządzania ryzykiem zdrowotnym astronautów. Był on pierwszym naukowcem, który zdefiniował dyscyplinę naukową „higieny astronautycznej”, gałęzi medycyny pracy, której celem jest kontrola narażenia astronautów na zagrożenia w środowisku o niskiej grawitacji.

„Istotne jest, aby poznać naturę pyłu księżycowego, zrozumieć jego wpływ na organizm, zidentyfikować drogi narażenia i opracować środki zmniejszające narażenie” – powiedział Cain portalowi Space.com. Takie prace prowadzone są w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych, Unii Europejskiej, Chinach, Rosji i Indiach.

Ten widok pyłu księżycowego w zbliżeniu pokazuje stopienie się skał, minerałów i szkła powstałych z ciepła uderzeń mikrometeoroidów. (Image credit: David S. McKay/NASA/JSC)

Reaktywny pył

Cain zaobserwował, że księżycowy regolit zawiera kilka rodzajów reaktywnego pyłu, w tym dwutlenek krzemu (50%), tlenek żelaza i tlenek wapnia (45%) oraz inne tlenki (5%). Dwutlenek krzemu jest wysoce toksyczny; pyły zawierające krzemionkę na Ziemi są odpowiedzialne za krzemicę, zagrażającą życiu chorobę płuc występującą głównie u kamieniarzy.

„Miejsce osadzania się cząstek pyłu w płucach będzie zależało od wielkości cząstek, z nanocząstkami wnikającymi głęboko do płuc” – powiedział Cain. „Niższa grawitacja Księżyca będzie miała znaczący wpływ na to, gdzie osadzają się nanocząstki i na późniejsze skutki zdrowotne ekspozycji”.

Na Księżycu istnieją możliwości zbadania skutków zdrowotnych narażenia na nanocząstki w środowisku o niskiej grawitacji, zwłaszcza odpowiedzi komórkowych płuc, powiedział Cain. Takie badania, wraz z innymi badaniami narażenia na pył, będą nieocenione dla zbadania skutków zdrowotnych i opracowania środków kontroli narażenia na pył na Księżycu, dodał. Środki te mogą obejmować kombinezony kosmiczne o niskiej retencji pyłu, techniki separacji magnetycznej dla pyłu lub wiązki cząstek do usuwania pyłu z powierzchni.

„Lepszy wgląd w ludzką fizjologię i medycynę, w szczególności oddychanie w środowisku o niskiej grawitacji, będzie miał potencjalne korzyści na Ziemi – na przykład przy opracowywaniu nowych sposobów dostarczania leków i opracowywaniu nowych metod leczenia” – powiedział Cain.

Przemysł kosmetyczny?

Zważywszy na poszarpanie i ścieralność pyłu księżycowego, materiały te mogą pomóc naukowcom w badaniu mechanizmów i leczeniu uszkodzeń skóry.

„Badanie zmian komórkowych skóry, spowodowanych uszkodzeniem pyłu w środowisku niskiej grawitacji, będzie nieocenione dla przemysłu kosmetycznego w rozwoju naziemnych zastosowań w leczeniu chorób skóry”, powiedział Cain.

Popęd do dotarcia na Księżyc i udanego osiedlenia się na jego powierzchni będzie wiązał się z większym zapotrzebowaniem na astronautów – i przyszłych turystów kosmicznych – którzy będą w stanie wytrzymać w trudnych warunkach. Cain zasugerował, że w związku z tym konieczne będzie opracowanie i zastosowanie „badań przesiewowych” w celu selekcji osób podróżujących na Księżyc. Wiąże się to ze zbiorem czynników środowiskowych, takich jak stres i dieta, na które narażona jest dana osoba i które mogą mieć wpływ na zdrowie.

Te osoby, które posiadają niezbędny makijaż genetyczny, aby oprzeć się promieniowaniu i długotrwałemu wpływowi mikrograwitacji, będą miały przewagę w podróży na Księżyc, powiedział Cain. „Technologia Exposome opracowana dla eksploracji Księżyca będzie miała wiele efektów ubocznych na ziemi – na przykład w doborze personelu do pracy w ekstremalnych warunkach.”

W dłuższej perspektywie, powiedział Cain, dążenie do zbadania Księżyca i ustanowienia stałych osiedli będzie wiązało się z potrzebą opracowania przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, aby zapewnić, że ludzie pracują w bezpiecznych warunkach. „Będzie potrzeba rozwoju szkoleń, edukacji i placówek badawczych oraz rozwoju szczepionek, aby zwalczyć potencjał pojawienia się patogennych mikrobów w osadach z powodu mutacji”, powiedział.

„Widać zatem, że Księżyc nie jest światem typu 'było, zrobione’. Będzie tam wiele możliwości dla tych, którzy chcą podjąć wyzwania” – powiedział Cain. „Eksploracja Księżyca będzie ekscytująca ze względu na możliwości zrozumienia zagrożeń dla zdrowia, opracowania środków do ich identyfikacji i kontroli oraz zastosowania zdobytych doświadczeń na ziemi.”

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

Abrasive finding

Czy kiedykolwiek wędrowałeś po plaży i prawie nadepnąłeś na mały kawałek szkła?

Coś podobnego prawdopodobnie przydarzy się przyszłym odkrywcom Księżyca, którzy będą stąpać po „plaży” składającej się głównie z rozbitych kawałków szkła. Są one pozostałością po miliardach lat bombardowania mikrometeorytami i braku naturalnego wietrzenia księżycowego środowiska, w którym panuje niemal próżnia.

„Te ostre cząstki mogą przeniknąć przez warstwy skafandra kosmicznego, porysować wizjery i wskaźniki oraz zatkać mechanizmy nie do naprawienia” – powiedział Ryan Kobrick, asystent profesora operacji kosmicznych na Embry-Riddle Aeronautical University w Daytona Beach na Florydzie. Badał on drobnoziarniste cząsteczki księżyca i ma kilka ostrzeżeń.

„Przyszli odkrywcy Księżyca będą musieli zmierzyć się z podobnymi trudnościami, jakich doświadczyli astronauci Apollo,” powiedział Kobrick portalowi Space.com, „ale w większym stopniu, jeśli planują zostać dłużej niż kilka dni. Drobnoziarniste cząsteczki są niewidoczne dla ludzkiego oka, czają się w księżycowym regolicie, metrowej grubości górnej warstwie gleby Księżyca.

„Sprzęt będzie musiał być albo wytrzymały, aby poradzić sobie ze ściernym środowiskiem, albo jednorazowy/ponownie wykorzystany po zaledwie kilku wycieczkach w terenie. Niezależnie od zadania, od naukowej pracy w terenie po wydobycie surowców, a nawet po przejażdżkę pojazdem księżycowym dla turystów, odkrywcy będą się kurzyć i brudzić” – radzi Kobrick.

„Istnieją różne technologie, które mogą pomóc w łagodzeniu pyłu, takie jak powłoki antypoślizgowe i urządzenia elektrostatyczne, ale bardziej zrównoważone podejście będzie polegało na przygotowaniu się na brudne środowisko operacyjne”, dodał.

Powiązane: NASA’s 17 Apollo Moon Missions in Pictures

Paralela z wydobyciem węgla

Kobrick zaoferował ciekawą ziemską analogię do kwestii niebezpiecznych cząstek na Księżycu.

„Górnictwo węglowe ma wiele podobieństw do działalności księżycowej, a zagrożenia dla zdrowia nawet się z tym wiążą” – powiedział. „Jak Apollo moonwalkers ponownie wszedł ich moduł księżycowy, przyniósł pył z ich kombinezony do objętości mieszkalnej, a to powlekane ich skóry i sprzętu. Mieli drobne podrażnienia i możliwe objawy kataru siennego po spożyciu pyłu.”

To są poważne zagrożenia dla ludzkiego zdrowia i wydajności, podkreślił Kobrick. Co więcej, księżycowy pył może uszkodzić wrażliwy sprzęt zarówno wewnątrz habitatu, jak i na zewnątrz, na powierzchni Księżyca.

„Mokre chusteczki – lub suche chusteczki, ponieważ woda będzie cennym towarem – oraz odkurzanie staną się rutyną dla mieszkańców Księżyca” – powiedział Kobrick. „Konserwacja bezpieczeństwa i ponowna certyfikacja będą operacjami krytycznymi, biorąc pod uwagę zagrożenia związane z pyłem. Sprzęt polowy będzie traktowany bardziej jak samolot zawracany do następnego lotu, w porównaniu do zwykłego parkowania samochodu na noc.”

Długotrwałe zamieszkiwanie na Księżycu zmieni paradygmat pojazdów z czystymi pomieszczeniami, zwłaszcza że górnictwo księżycowe wrzuca najwyższy bieg. „Ludzka eksploracja zależy od możliwości przemierzania obcych środowisk, ale liczba cykli, które musi wytrzymać zbudowany do końca sprzęt, określi, jak daleko zabiorą nas nasze księżycowe buty” – podsumowuje Kobrick.

Tak kłopotliwy jest problem pyłu, że spotkanie w przyszłym roku skupia się na wpływie księżycowego pyłu na ludzką eksplorację.

Warsztaty organizuje i prowadzi Joel Levine, profesor nauk stosowanych w College of William and Mary w Williamsburgu, Wirginia, oraz konsultant Centrum Inżynierii i Bezpieczeństwa NASA w Hampton, Wirginia.

„Jednym z głównych nieoczekiwanych odkryć programu Apollo był szkodliwy wpływ pyłu księżycowego na astronautów i ich sprzęt, w tym ich kombinezony kosmiczne” – powiedział Levine portalowi Space.com.

„Jako że USA. rozpoczyna nowy program o nazwie Artemis, ludzkiej eksploracji i kolonizacji Księżyca, z astronautami spędzającymi coraz więcej czasu na pracy i eksploracji powierzchni Księżyca, musimy znaleźć rozwiązania, aby złagodzić/zmniejszyć wpływ pyłu księżycowego na astronautów i ich sprzęt,” powiedział.

  • Photos: The Search for Water on the Moon
  • 50 Years After Apollo 11, A New Moon Rush Is Coming
  • Moon Base Visions: 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 }}

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *