Månstoft kan bli ett problem för framtida månforskare

Tänk på det som ett återblickande budskap från Apollo månvandrare: Månen är ett Disneyland av damm.

Mellan 1969 och slutet av 1972 sparkade ett dussintal astronauter upp den pulverformiga regoliten, månens översta smuts.

”Ju mer tid man tillbringar där, desto mer blir man täckt av måndamm från hjälm till stövlar”, minns Apollo 11-astronauten Buzz Aldrin. Apollo 17-befälhavaren Gene Cernan uttryckte liknande tankar vid en teknisk avrapportering efter sitt uppdrag, som var den sista mänskliga vistelsen på månen. ”Jag tror att damm förmodligen är en av de största hindren för en nominell operation på månen. Jag tror att vi kan övervinna andra fysiologiska, fysiska eller mekaniska problem än damm”, sade han.

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

Damm på månen. Apollo 17-befälhavaren Gene Cernan förbereder sig för att ta av sig sin rymddräkt täckt av måndamm. (Image credit: NASA)

Abrasiv natur

Apollo-besättningsmedlemmarna kunde inte undvika att spåra månmaterial inuti sina månlandare. Efter att ha tagit av sig sina hjälmar och handskar kunde månvandrarna känna stoftets slipande karaktär, liksom lukta och till och med smaka på månen. Detta gav upphov till ”Apollo-aromen”, dvs. astronauternas minnen av månens lukt. Det visar sig att den har en distinkt lukt.

Aldrin minns att det måndamm som smutsade ner dräkter och utrustning under Apollo 11-uppdraget luktade ”som bränt träkol eller liknande aska som finns i en öppen spis, särskilt om man strör lite vatten på det.”

Apollo 17:s Harrison ”Jack” Schmitt har sagt: ”Allt jag kan säga är att allas omedelbara intryck av lukten var att det luktade som förbrukat krut, inte att det var ”metalliskt” eller ”bittert”. Lukten av använt krut var förmodligen mycket mer inplanterad i våra minnen än andra jämförbara lukter.” Han kommenterade för första gången lukten av krut bara 7 minuter efter att återtryckningen av Apollo 17:s månlandare påbörjades, tillade Schmitt.

Schmitt hade vad vissa betecknar som historiens första registrerade fall av utomjordisk hösnuva. ”Det har kommit ganska snabbt”, meddelade han via radio från månen till uppdragskontrollen i Houston med en överbelastad röst. Han reagerade kraftigt på måndamm som fick broskplattorna i väggarna i hans näskammare att svälla.

En ampull med måndamm från Apollo 11 från ett månprov som samlades in 1969. (Bild: Marilee Bailey/Lawrence Berkeley National Laboratory)

Astronautisk hygien

Jordmånen är den plats som är tänkt att användas för mänskliga rymdfärder under det kommande decenniet. Det finns betydande politiska, ekonomiska och finansiella skäl att utforska och kolonisera månens territorium – särskilt för att utvinna vatten från månens yta och för att bryta värdefulla sällsynta jordartsmetaller när de jordiska resurserna minskar. Även om det kommer att finnas möjligheter för dem som är villiga att utnyttja dessa resurser, antingen som nationer, individer, privata företag eller en kombination av dessa, kommer det också att finnas faror att ta itu med. En sådan fara för astronauterna kommer att vara exponering för måndamm.

Det säger John Cain, en brittisk expert på farorna med exponering för måndamm och oberoende konsult om hantering av hälsorisker för astronauter. Han var den förste vetenskapsman som definierade den vetenskapliga disciplinen ”astronautisk hygien”, en gren av arbetsmedicinen som syftar till att kontrollera astronauters exponering för faror i en miljö med låg gravitation.

”Det är viktigt att man känner till måndammets karaktär, förstår dess effekter på kroppen, identifierar exponeringsvägarna och utvecklar metoder för att minska exponeringen”, sade Cain till Space.com. Sådant arbete utförs i Storbritannien, USA, Europeiska unionen, Kina, Ryssland och Indien.

Denna närbild av måndamm visar en sammansmältning av stenar, mineraler och glas som producerats av värmen från nedslag av mikrometeorider. (Bildkredit: David S. McKay/NASA/JSC)

Reaktivt damm

Cain observerade att månens regolit innehåller flera typer av reaktivt damm, bland annat kiseldioxid (50 %), järnoxid och kalciumoxid (45 %) och andra oxider (5 %). Kiseldioxid är mycket giftigt; damm som innehåller kiseldioxid på jorden orsakar silikos, en livshotande lungsjukdom som främst förekommer hos stenhuggare.

”Var dammpartiklarna avsätts i lungorna beror på partikelstorleken, med nanopartiklar som tränger djupt in i lungorna”, sade Cain. ”Månens lägre gravitation kommer att ha en betydande inverkan på var nanopartiklarna deponeras och de efterföljande hälsoeffekterna av exponeringen.”

Det finns möjligheter på månen att undersöka exponeringens hälsoeffekter av nanopartiklar i en miljö med låg gravitation, särskilt lungornas cellulära reaktioner, sade Cain. Sådan forskning, tillsammans med andra studier av dammexponering, kommer att vara ovärderlig för att undersöka hälsoeffekter och för att utveckla åtgärder för att kontrollera exponering för damm på månen, tillade han. Dessa åtgärder kan omfatta rymddräkter med låg dammupptagningsförmåga, magnetiska avskiljningstekniker för damm eller partikelstrålar för att avlägsna damm från ytor.

”De förbättrade insikterna om människans fysiologi och medicin, särskilt andning i en miljö med låg gravitation, kommer att ha potentiella fördelar på jorden – till exempel för att utveckla nya sätt att leverera läkemedel och för att utveckla nya behandlingar”, sade Cain.

Spinoff till kosmetikaindustrin?

Med tanke på att måndammet är så skrovligt och slipande kan det hjälpa forskarna att studera mekanismerna för och behandlingen av hudskador.

”Undersökningen av cellförändringar i huden på grund av skador orsakade av damm i en miljö med låg gravitation kommer att vara ovärderlig för kosmetikaindustrin när det gäller att utveckla tillämpningar på jorden för att behandla hudproblem”, sade Cain.

Drivkraften att nå månen och framgångsrikt etablera bosättningar på månens yta kommer att innebära ett större behov av astronauter – och framtida rymdturister – som kan stå emot de hårda förhållandena. Detta kommer att leda till utveckling och tillämpning av ”exponome screening” för användning vid urvalet av månresenärer, föreslog Cain. Det handlar om en samling miljöfaktorer, t.ex. stress och kost, som en individ utsätts för och som kan påverka hälsan.

De individer som har den nödvändiga genetiska sammansättningen för att motstå strålning och de långsiktiga effekterna av mikrogravitation kommer att ha en stor fördel när det gäller resor till månen, sade Cain. ”Den exponomteknik som utvecklas för utforskning av månen kommer att få många avledningar på jorden – till exempel när det gäller urvalet av personal för arbete i extrema miljöer.”

På lång sikt, sade Cain, kommer drivkraften för att utforska månen och etablera permanenta bosättningar att omfatta behovet av att utveckla hälso- och säkerhetslagstiftning för att se till att människor arbetar under säkra förhållanden. ”Det kommer att finnas ett behov av att utveckla utbildnings- och forskningsinstitutioner och att utveckla vacciner för att bekämpa risken för uppkomsten av patogena mikrober inom bosättningarna på grund av mutation”, sade han.

”Det kan därför konstateras att månen inte är en värld som man har varit där och gjort det. Det kommer att finnas gott om möjligheter för dem som är villiga att anta utmaningarna”, sade Cain. ”Utforskningen av månen kommer att vara spännande på grund av möjligheterna att förstå hälsoriskerna, att utveckla metoder för att identifiera och kontrollera dem och att tillämpa de lärdomar man lärt sig på jorden.”

Relaterat: Hem på månen: Hur man bygger en månkoloni (Infographic)

Abrasivt fynd

Har du någonsin vandrat på en strand och nästan trampat på en liten glasbit?

Något liknande kommer sannolikt att hända framtida månforskare, som kommer att gå på en ”strand” som främst består av sönderslagna bitar av glasliknande skärvor. De är resterna av miljarder år av mikrometeoritbombardemang och bristen på naturlig vittring av månens nästan vakuummiljö.

”Dessa vassa partiklar kan tränga igenom rymddräktens lager, skrapa visir och mätare och täppa till mekaniska mekanismer så att de inte går att reparera”, säger Ryan Kobrick, biträdande professor i rymdflygdrift vid Embry-Riddle Aeronautical University i Daytona Beach, Florida. Han har studerat månens finkorniga partiklar och har några varningar.

”Framtida månutforskare kommer att ställas inför liknande svårigheter som Apollo-astronauterna upplevde”, säger Kobrick till Space.com, ”men i större omfattning om de planerar att stanna mer än några dagar. De finkorniga partiklarna är osynliga för det mänskliga ögat och lurar i månens regolit, det metertjocka övre jordlagret på månen.

”Utrustningen måste antingen vara robust för att klara av den slipande miljön eller vara engångsartiklar/återanvändbar efter bara några få utflykter i fält. Oavsett uppgift, som sträcker sig från vetenskapligt fältarbete till resursutvinning och till och med till turism med månfarkoster, kommer utforskarna att bli dammiga och smutsiga”, säger Kobrick.

”Det finns olika tekniker som kan bidra till att minska dammet, t.ex. glidande beläggningar och elektrostatiska anordningar, men ett mer hållbart tillvägagångssätt är att förbereda sig för en smutsig driftsmiljö”, tillade han.

Relaterat: NASA:s 17 Apollo-måneuppdrag i bilder

Parallell till kolbrytning

Kobrick erbjöd en intressant jordisk analogi till frågan om farliga partiklar på månen.

”Kolbrytning har många paralleller till månverksamhet, och hälsoriskerna är till och med relaterade”, sade han. ”När Apollo-månglarna återvände till sin månmodul förde de med sig damm från sina dräkter in i den beboeliga volymen, och det täckte deras hud och utrustning. De hade smärre irritationer och möjliga hösnuva-symptom från intag.”

Dessa är stora risker för människors hälsa och prestationer, betonade Kobrick. Dessutom kan måndamm skada känslig utrustning både inne i habitatet och ute på månytan.

”Våtservetter – eller torrservetter, eftersom vatten kommer att vara en dyrbar vara – och dammsugning kommer att bli rutin för månboende”, sade Kobrick. ”Säkerhetsunderhåll och omcertifiering kommer att vara kritiska åtgärder med tanke på dammriskerna. Fältutrustning kommer att behandlas mer som ett flygplan som vänds för nästa flygning än som en bil som parkeras för natten.”

Långvarig bosättning på månen kommer att förändra paradigmet för renrumsfordon, särskilt när gruvdriften på månen kommer in i en högre växel. ”Mänsklig utforskning är beroende av att kunna ta sig igenom främmande miljöer, men antalet cykler som utrustning som byggs för att hålla länge måste uthärda kommer att avgöra hur långt våra månstövlar kommer att ta oss”, avslutade Kobrick.

Så besvärande är dammproblemet att ett möte nästa år fokuserar på måndammets inverkan på mänsklig utforskning.

Seminariet organiseras och leds av Joel Levine, forskningsprofessor i tillämpad vetenskap vid College of William and Mary i Williamsburg, Virginia, och konsult till NASA Engineering and Safety Center i Hampton, Virginia.

”En av de stora oväntade upptäckterna i Apollo-programmet var måndammets skadliga inverkan på astronauterna och deras utrustning, inklusive deras rymddräkter”, säger Levine till Space.com.

”När USA:s regering och dess regering har tagit fram en ny strategi för att förbättra sin verksamhet, har den varit en viktig faktor för att minska den negativa inverkan av måndamm på astronauterna. påbörjar ett nytt program, Artemis, för mänsklig utforskning och kolonisering av månen, där astronauterna tillbringar mer och mer tid med att arbeta på och utforska månytan, måste vi hitta lösningar för att mildra/reducera måndammets inverkan på astronauterna och deras utrustning”, sade han.

  • Foton: Sökandet efter vatten på månen
  • 50 år efter Apollo 11, en ny månrusning är på gång
  • 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 }}

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *