Na przylądku Canaveral, niedaleko od miejsca, z którego startują wahadłowce kosmiczne, stoi ogrodzenie z siatki – na nim tabliczka z napisem: Uwaga na latające głazy. Jeden najwyraźniej doleciał aż tutaj, bo w siatce jest sporej wielkości dziura.

Tłumaczene: Joanna Jodłowska

Potężne silniki odrzutowe potrafią wyrywać spod rakiety spore kawałki betonu – tłumaczy Phil Metzger, fizyk z Kennedy Space Center. W trakcie niektórych startów zdarza się, że kawał betonu o szerokości 50 centymetrów, przelatuje nawet pół kilometra. Potrafi wtedy zmiażdżyć latarnię albo rozerwać ogrodzenie.

Image
Metzeger sprawdza płot ogradzający stanowiska startowe promów.
Nie jest to duży problem, kiedy w okolicy nie ma ludzi. Ale co by było, gdyby takie rzeczy działy się na Księżycu? W ciągu następnego dziesięciolecia NASA chce wybudować na Księżycu stałą bazę z mieszkaniami dla załogi, łazikami, magazynami i sprzętem do odwiertów. Statki będą przylatywały i odlatywały, przerzucając przy tym z miejsca na miejsce znacznie większe głazy niż te, które latają na Cape Canaveral.

Właśnie takimi „przyziemnymi” problemami zajmuje się Metzger, w ramach badań prowadzonych przez Laboratorium Mechaniki Cząsteczkowej i Systemów Powierzchniowych (Granular Mechanics and Surface Systems Lab). – Głazy to nie problem – stwierdza – statki kursujące na księżyc będą znacznie lżejsze niż wahadłowce kosmiczne, nie będą potrzebowały tak dużego odrzutu, by oderwać się od Księżyca, bo ma on mniejszą siłę przyciągania. Na filmach dokumentujących starty i lądowania sześciu statków Apollo widać najwyżej, jak spod silników ucieka trochę żwiru.

Dużym zmartwieniem Metzgera jest natomiast bardzo mała rzecz –„pył księżycowy”. Jak tłumaczy – Na Ziemi, nikt nie zwraca uwagi na tumany kurzy wzbijane przez startujące rakiety, bo na skutek oporu powietrza, małe cząsteczki szybko zwalniają i spadają zaledwie kilka metrów dalej. Na Księżycu nie ma jednak powietrza, nie ma więc oporu – maleńkie cząsteczki mogą przelatywać z niesamowitą prędkością bardzo duże odległości, uszkadzając przy tym wszystko, co spotkają na swojej drodze.

Image
Artystyczne wyobrażenie lądowania na księzycu
To nie teoria – w listopadzie 1969 moduł księżycowy Apollo 12 wylądował jakieś 200 metrów od sondy kosmicznej Surveyor 3, która przybyła na Księżyc dwa i pół roku wcześniej, w kwietniu 1967. Kosmonauci z Apollo 12 poszli obfotografować sondę i zabrać z niej części, do przebadania na Ziemi. Natychmiast zauważyli, że sonda, która przy starcie była wręcz śnieżnobiała, zmieniła barwę na brunatną. To był najbardziej widoczny skutek przebywania przez dwa i pół roku w niesprzyjających, księżycowych warunkach. Jednak od strony, od której lądował Apollo 12, Surveyor był znów biały. Jak mówi Metzger – tam, gdzie jakaś śrubka, kabel czy podpora zablokowała wylatujący spod Apolla pył, na powierzchni Surverora było widać ciemne plamy. To jednak nie wszystko – gdy naukowcy zbadali fragmenty sondy, obliczyli, że „szlifowały” ją najmocniej bardzo małe cząsteczki, o średnicy od 1 do 10 mikrometrów. Odsłonięte powierzchnie pokrywały też mikroskopijne wyrwy (30 do 60 mikrometrów średnicy), tworzone przez cząsteczki wbijające się w sondę z dużą prędkością. Pył i żwir dostały się też we wszystkie szczeliny sondy, włączając w to wnętrze kamery.

Taka sytuacja martwi Metzgera, bo oznacza, że w przyszłej bazie księżycowej pył wzbijany przez statki mógłby niszczyć warstwę odblaskową osłon termicznych, marszczyć powierzchnie okien i instrumentów optycznych, niszczyć powierzchnie baterii słonecznych i uszkadzać łączenia w sprzęcie do odwiertów, a nawet kombinezonach.

Image
Lądowanie Apolla 12 w pobliżu sondy Surveyor 3 dostarczyło ważnych danych o wpływie rozpędzonego pyłu na lądowniki księżycowe
Ktoś zapyta: czy statki nie mogłyby lądować na tyle daleko, by wzbijany przez nie pył, przestał być problemem. Odpowiedź brzmi – nie mogłyby. Teoretycznie, raz wzbity pył może nawet okrążyć Księżyc! Grupa badawcza Metzgera przeanalizowała uszkodzenia sprzętu z Surveyora i obliczyła, że cząsteczki pyłu musiały lecieć z prędkością między 400 a 1000 metrów na sekundę. – Mogły wręcz lecieć z taką prędkością, z jaką gazy ulatywały z wydechu lądownika, a więc do 2 kilometrów na sekundę – mówi Metzger. Cząsteczki lecące prosto z prędkością początkową 1,7 kilometra na sekundę, mogą dosłownie przelecieć pół Księżyca. Jeżeli prędkość tę zwiększyć do 2 kilometrów na sekundę, pył może Księżyc okrążyć. Gdyby więc pył został wzbity przez statek i nie zagrodziłoby mu drogi żadne pasmo górskie, mógłby wylądować potem w miejscu, w którym stał statek. Na Księżycu nigdzie nie jest „wystarczająco daleko”.

Metzger pomaga innym inżynierom z NASA znaleźć jakieś rozwiązanie. Jedną z możliwości jest zbudowanie lądowiska dla statków w otoczeniu pasm górskich, które będą służyły jako naturalna bariera dla pyłu. Inną mogłyby być na przykład sztucznie wzniesione ekrany.

Źródło: http://science.nasa.gov/headlines/y2007/23nov_flyingmoondust.htm