Тысячи людей работают над решением проблемы, которая может помешать путешествиям на Луну.
В ноябре 2021 года NASA объявило о переносе отправки людей на Луну с 2024 на 2025 год. Программа «Артемида» вернёт астронавтов на спутник Земли, где они создадут небольшую колонию для изучения космического пространства. Глобальная цель проекта — построить пункт для дальнейших путешествий по Солнечной системе, например, на Марс.
Перед участниками новой «Лунной гонки» стоит множество вызовов — от регулярной отправки провизии своим космонавтам до походов в туалет в условиях микрогравитации. Пока учёные и инженеры решают другую проблему — как избежать воздействия лунной пыли на колонистов. Она опасна и для людей, и для техники, а на борьбу с ней предстоит потратить миллионы долларов.
Первые люди на Луне быстро обнаружили, что лунная пыль очень мелкая и острая. Из-за отсутствия ветра и воды пылинки не сглаживаются, а остаются зазубренными. Адгезия настолько сильная, что астронавты «Аполлона» сравнивали прилипание пыли с ползучей субстанцией, которая покрывает ноги, руки и шлем тонким слоем мелкой пыли.
Программа «Сёрвейер» и эксперименты «Аполлона» помогли учёным сделать вывод, что микрочастицы как бы парят над поверхностью Луны, почти не взаимодействуя друг с другом. Постоянно образуются новые слои — метеороиды бьют по поверхности Луны, нагревают и смешивают породу, состоящую в основном из кремния.
Попытки убрать загрязнения заканчиваются глубокими царапинами на скафандрах и оборудовании. Налипание пыли на технику может вызвать её перегрев из-за активного поглощения солнечного излучения.
Для изучения свойств лунного реголита (верхнего слоя грунта) астронавты брали образцы в разных местах и упаковывали их в герметичные алюминиевые контейнеры. На Землю хранилища возвращались с повреждениями — пыль царапала стенки и герметизирующие элементы.
Астронавты привозили лунную пыль не только в герметичных переносках, но и на себе. В середине 1960-х, когда выводы о составе лунной пыли делали на основе фотографий, медики предложили возвращающимся экипажам проходить карантин.
В NASA опасались, что частицы лунной пыли могут содержать патогены, угрожающие не только людям, но и растениям. 21 день вернувшихся астронавтов держали в изоляции, поэтому встречи с журналистами, семьями и первыми лицами государства выглядели немного комично.
Подробности о влиянии лунной пыли на людей начали открываться позже, после подробного изучения свойств. Рассел Кершман, работающий патологоанатомом в NASA, рассказывал о силикозе, который часто поражает шахтёров и может аналогично навредить астронавтам. Частицы лунной пыли соединяются с земными силикатами и вызывают фиброз лёгких.
Впрочем, навредить реголит может не только лёгким человека. В 2018 году появилось исследование, что в лабораторных условиях лунная пыль уничтожает до 90% клеток мозга, при этом механизм её действия до конца неясен. Учёные посоветовали продумать многоуровневые системы защиты, прежде чем отправлять людей в новые экспедиции.
Сейчас опыт «Аполлона» и беспилотных миссий пытаются адаптировать сотни учёных и изобретателей. За последние 50 лет человечество освоило производство новых материалов и механизмов, которые будут либо противодействовать налипанию пыли, либо окажутся устойчивыми к её воздействию.
Разработчикам надо уложиться в жёсткие ограничения по весу оборудования и ремонтопригодности. Грузоподъёмность ракеты SLS, на которой планируются полёты миссии «Артемида» — от 27 до 46 тонн в зависимости от задачи (Saturn V в 1970-е поднимала до 48 тонн).
Экипаж не сможет взять много инструмента и запасных частей, поэтому важно соблюсти баланс между прочностью и лёгкостью. Инженеры работают над предотвращением налипания пыли на разные поверхности и уборкой уже осевших частиц.
Там, где постоянные вибрации не сработают, учёные предлагают отталкивать мелкие частицы с помощью электрического поля. Крупные, напротив, будут заряжаться и притягиваться к специальным уловителям.
Такие технологии применят в луноходах и других устройствах с вращающимися деталями, где важно не допустить скопления пыли и трудно очистить загрязнения другими методами.
