El astronauta del Apolo 17 Harrison Schmitt recolectando una muestra de suelo, su traje espacial cubierto de polvo. Imagen de la NASA AS17-145-22157. Crédito:NASA
Cuando los humanos regresen a la luna, tendrán un desafío formidable al acecho:polvo lunar. El regolito lunar similar al talco se considera el mayor problema operativo que enfrentan los colonos lunares. A los pocos días de la exposición al polvo, Los trajes espaciales de Apolo sufrieron visores oscurecidos, Mecanismos obstruidos y capas de trajes erosionadas. Por lo tanto, un equipo de la ESA está buscando nuevas opciones de materiales que sirvan como base para futuros trajes espaciales o para proteger rovers o infraestructura fija.
"Surgió la idea de que, a medida que la ESA regresa a la luna, deberíamos estudiar la posibilidad de aprovechar las numerosas innovaciones en el campo de los materiales desde que se diseñaron los trajes espaciales Apolo. hace más de medio siglo, ", comenta la ingeniera de procesos y materiales de la ESA, Malgorzata Holynska.
"Entonces, aunque no estamos desarrollando un nuevo traje espacial en este momento, estamos estudiando la selección de materiales candidatos que podría utilizar un traje de este tipo, así como cubiertas protectoras para vehículos móviles o maquinaria e infraestructura fijas, y estamos realizando algunas pruebas de última generación para ver cómo resisten las condiciones lunares simuladas. particularmente polvo lunar ".
luna de polvo
Como señaló el comandante del Apolo 12, Pete Conrad:"Creo que probablemente uno de los más agravantes, Las facetas restrictivas de la exploración de la superficie lunar son el polvo y su adherencia a todo, sin importar el tipo de material, ya sea piel, material del traje, metal, no importa lo que sea y su acción restrictiva, similar a una fricción, en todo lo que pasa ".
Resultó que incluía trajes espaciales:"Las integridades de los trajes se mantuvieron bien, pero no tengo ninguna duda de que con un par de EVA más, algo podría haberse detenido. En el área donde las botas lunares se ajustaban a los trajes, desgastamos la prenda exterior y comenzamos a desgastar el Mylar ".
Más recientemente, Se cree que el rover Yutu-1 de China quedó inmovilizado durante su segundo día en la luna por el polvo lunar que obstruye sus partes móviles.
Un primer plano del guante cubierto de polvo del astronauta del Apolo 12 Pete Conrad. Crédito:NASA
Orígenes violentos
El polvo lunar está presente en toda la luna, creado por el bombardeo constante de micrometeoritos rompe la superficie rocosa en partículas finas. A diferencia del polvo terrestre, nunca ha sido erosionado por el agua o el viento, de modo que incluso las partículas microscópicas aún mantienen los bordes de la nitidez de la navaja. Y la energía sin filtrar del sol lunar puede impartir al polvo una fuerte adherencia estática.
"Dependiendo de su área de origen, el polvo puede tener características químicas y abrasivas muy diferentes, con sus propiedades precisas dependiendo del lugar de aterrizaje seleccionado, que es otro factor de preocupación, ", señala el ingeniero estructural de la ESA, Shumit Das.
"Uno de los hallazgos clave de Apollo fue que los efectos de abrasión del regolito lunar serían el principal factor limitante para regresar a la luna. Queremos superar eso y habilitar trajes espaciales que podrían usarse para muchas más caminatas espaciales que las pocas realizadas por Aterrizaje de Apolo:hasta 2, 500 horas de actividades en superficie es nuestra suposición ".
Primeros planos microscópicos de barrido electrónico de regolito lunar simulado, mostrando (a) EAC-1A, (b) LHS-1 y (c) LMS-1. Crédito:ESA
La ESA está supervisando el proyecto, en asociación con el especialista francés en factores humanos Comex, los Institutos Alemanes de Investigación de Textiles y Fibras y la organización de ciencia ciudadana el Foro Espacial de Austria, que se centra en la investigación de trajes espaciales.
El año pasado se organizó un taller para reunirse con diferentes proveedores de materiales, para obtener información sobre opciones prometedoras basadas en los avances más recientes.
Pruebas para el éxito del vestido lunar
"Ningún material realmente puede hacer el trabajo, "agrega Malgorzata." En cambio, el concepto es tener una solución en capas, y definir qué combinación de capas funcionales funciona mejor, en términos de interacciones físicas y químicas con regolito, y cómo conectarlos mejor. Luego, estamos probando estas diferentes pilas con los criterios aportados por nuestros colegas de la Dirección de Exploración Robótica y Humana de la ESA. El desafío aquí es hacer que las pruebas sean lo más sólidas posible, para obtener resultados creíbles que orienten nuestra elección de compensaciones y selecciones negativas ".
Dispositivo Bose para pruebas de fatiga. Esta prueba simula el comportamiento de un material sometido a una gran tensión. Las muestras de los materiales se comprimen y estiran, correspondiente p. ej. a la tensión de pandeo en los movimientos de brazos y rodillas. Crédito:DITF
Abrasador de doble cabezal de plataforma giratoria con simulante de suelo lunar. El simulante se alimenta continuamente a la plataforma del abrasivo para tener en cuenta las nuevas porciones de polvo lunar en contacto con las capas externas del traje. Los materiales probados se investigan más a fondo en términos de peso e imagen microscópica. Crédito:DITF
Los investigadores del centro de astronautas de la ESA han identificado un sustituto del polvo lunar compuesto por polvo volcánico de erupciones de la cercana región volcánica de Eifel hace unos 45 millones de años. Esto se utilizará en la nueva instalación de Luna y se conoce como EAC-1. Los estudios sobre la recreación del polvo lunar están mejorando nuestra comprensión de cómo los materiales de la superficie lunar podrían transformarse en bloques de construcción para la próxima base extraterrestre. Crédito:ESA
Una nave espacial Orion acoplada al puesto avanzado lunar llamado Gateway. El Gateway es la próxima estructura que lanzarán los socios de la Estación Espacial Internacional. Crédito:Agencia Espacial Europea
Los Institutos Alemanes de Investigación de Textiles y Fibras están realizando la mayor parte de las pruebas de proyectos.
"Por ejemplo, una prueba de abrasión implica colocar el material de prueba en un tambor con ladrillos de material lunar simulado, para ver cómo dura en el tiempo, que se ha adaptado de un estándar de prueba textil existente, "agrega Shumit.
"También se están realizando pruebas clásicas de permeabilidad, donde se aplica un fluido a alta presión a un material para ver si pasa. Y se está desarrollando una cámara de prueba diseñada para 'ciclos térmicos', exponiendo el material a temperaturas extremas repetidas durante la condición de vacío ".
Se emplea un simulante lunar llamado EAC-1A para las pruebas del proyecto, desarrollado por el Centro Europeo de Astronautas de la ESA en Alemania, procesado a partir de suelo volcánico.
De las caminatas espaciales al almacenamiento
El régimen de prueba está analizando el ciclo de vida completo de cualquier traje espacial futuro, también incluye el tiempo de almacenamiento entre caminatas espaciales. Shumit explica:"Los trajes del futuro normalmente se almacenarían en el Gateway en órbita lunar entre EVA de superficie. Necesitamos saber que los trajes de focas, el caucho u otros elementos no se degradarían por su tiempo de almacenamiento, para que también incluyan pruebas de envejecimiento acelerado, incluida la exposición a la humedad y la radiación ".
