Pokud Vás nebaví doma utírat prach, pak vězte, že na Měsíci je situace ještě mnohem horší. Povrch našeho souputníka je extrémně zaprášený a proto se na Zemi mohou technologie zaměřené právě na lunární regolit nejlépe testovat na pouštích. V Mohavské poušti v Kalifornii proběhnou testy hned dvou technologií, které nějak s lunárním regolitem souvisí. V obou případech se ke zkouškám využije zařízení Xodiac od firmy Masten Space Systems, které podobně jako lunární lander umožňuje vertikální start a vertikální přistání. A jaké jsou úkoly těchto testovaných systémů? První má posunout možnosti pokročilých senzorů, které mají řešit rizika spojená s vyvrženým regolitem od raketového motoru a druhý se naopak zaměří na směr regolitu pro analýzu.

„Když lander přistává na Měsíci, udělí velkou rychlost mnoha úlomkům – od prachových částic až po kousky štěrku a kamínků,“ říká Philip Metzger, planetární výzkumník z University of Central Florida v Orlandu a hlavní vědecký pracovník laserového senzoru Ejecta STORM a dodává: „Tyto kousky mohou způsobit různá poškození – od prostého „opískování“ povrchu landeru a fotovoltaických panelů, až po rozbití optických senzorů a dalších přístrojů.“ Metzger studuje vlivy vyvrženého lunárního regolitu již více než 20 let – na Kennedyho středisku se třeba podílel na definici doporučení, která mají chránit místa historických přistání programu Apollo a zabránit jejich poškození odlétávajícím materiálem.

Sonda Surveyor III přistála na Měsíci v roce 1967. V roce 1969 byla během přistání nedaleké mise Apollo 12 silně obroušena vyvrženým lunárním regolitem.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

„Když bychom měli data ze senzoru vyvrženého materiálu přímo ze skutečného lunárního landeru, pomohlo by nám to zpřesnit tato doporučení. Mohli bychom také lépe chránit nové stroje, které pošleme na Měsíc, ale i na jeho oběžnou dráhu. Nejde přitom jen o americké stroje, ale o celý mezinárodní výzkum,“ říká Metzger a dodává: „Mohli bychom také vypracovat fyzikální rovnice, které umožní předvídat situaci a omezit tak riziko.“

Nadcházející letový test je dalším krokem tímto směrem. Metzger a jeho tým usadí svůj senzor na zařízení Xodiac, pod kterým se bude nacházet simulovaný lunární regolit. Přístroj zasvítí čtyřmi lasery do zvířeného prachu a senzory mají měřit množství a velikost prachových částic, jejich rozložení, úroveň eroze a další faktory. Nasbírané údaje se použijí pro počítačové modely, které budou schopné škálovat předpovědi pro větší či menší landery za různých podmínek.

Čtyři lasery přístroje Ejecta STORM mají měřit velikost prachových částic, jejich rychlost, rozložení a další faktory.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Metzger však přiznává, že by vědcům pomohlo, kdyby se tyto senzory dostaly pravidelně na lunární mise, aby bylo možné sledovat změny prostředí v průběhu času. „Když studujeme lunární regolit, tak také můžeme kvantifikovat, jaké množství spalin z raketového motoru je zachyceno měsíčním prostředím,“ říká Metzger a dodává: „S tím, jak se na Měsíci chystá přistávat více a více misí, budou tyto informace velmi důležité v rámci ochrany lunárního prostředí pro vědecké účely.“

Aktuální testy prováděné v rámci projektu Flight Opportunities jsou důležitým milníkem na cestě k přístrojům, které budou noci vyrazit přímo k Měsíci. „Když máte lunární misi, tak máte jen jednu možnost. Během asi 30 sekund musíte získat měření, která potřebujete,“ říká Metzger a dodává: „Tenhle čas nemůžete promarnit. Proto děláme tyhle zkoušky, abychom se ujistili, že zvládneme zhodnotit různé aspekty senzorů.“

Simulovaný lunární regolit odebraný zařízením PlanetVac při zkoušce v roce 2017.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

O lunárním regolitu se většinou hovoří jako o problému, který vše komplikuje. Ale je to také materiál, který v sobě ukrývá mnoho informací pro vědecký výzkum. Vědci proto chtějí část regolitu odebrat, aby mohli provést jeho analýzu. A právě to je úkolem druhé technologie, kterou čeká zkouška během následujícího letu. Projekt PlanetVac vytvořila společnost Honeybee Robotics a nejde o nic nového – zařízení letělo na stroji od firmy Masten už v roce 2017.

PlanetVac se připojí k noze landeru a pro sběr materiálu využije plyn, s jehož pomocí dopraví vzorky z povrchu skrz trubici do kontejneru, který má být určen k dopravě na Zemi. Tohle zařízení už má jistotu, že poletí na Měsíc – NASA totiž PlanetVac vybrala v rámci programu CLPS (Commercial Lunar Payload Services). A aby toho nebylo málo, tak stejný systém má být i na palubě japonské mise MMX, která má v roce 2024 vyrazit k Marsu, Jejím úkolem bude odebrat vzorky z měsíce Phobos a dopravit je na Zemi.

Zařízení Xodiac od firmy Masten. Na grafice je růžovo-fialovou barvou vyznačen testovaný systém PlanetVac. Odběrné zařízení je u paty přistávací nohy, zatímco kontejner na vzorky najdeme až v horní části sestavy.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Při zkoušce ve zmíněném roce 2017 se podařilo prokázat, že tato technologie úspěšně odebere více než 300 gramů simulovaného regolitu. Aktuální test má odvážnější cíl. Před třemi lety byl kontejner na vzorky umístěn velmi blízko patě přistávací nohy, ovšem tentokrát chtějí výzkumníci vyzkoušet schopnost přenést vzorky od povrchu do kontejneru, který bude několik desítek centimetrů nad povrchem. „Tohle by nám mělo ukázat, že technologie je schopnější, než pro lunární mise potřebujeme,“ říká s úsměvem Luke Sanasarian, strojní inženýr a projektový vedoucí firmy Honeybee pro tento testovací let a dodává: „Pokud se ukáže, že jsme schopni přenést vzorky i v tomto případě, tak ještě více snížíme riziko pro lunární mise.“

Ale firma Honeybee se kromě toho rozhodla využít i oblak prachu, který vznikne pro testování výše popsaného přístroje Ejecta STORM. Tento oblak poslouží k ověření, zda systém PlanetVac zvládne odebrat vzorky z povrchu, odkud byly odfouknuty drobné částice. Tohle se při testech před třemi lety netestovalo.„Dříve jsme kompletně zablokovali spaliny z motorů, abychom zabránili tomu, že by narušily regolit. Je to tím, že množství vírů v atmosféře Země je mnohem větší, než co zažijeme v lunárním vakuu,“ popisuje Sanasarian a dodává: „Nyní však chceme otestovat nějaké víření povrchového regolitu – zhruba na úrovni srovnatelné s tím, co zažijeme na Měsíci. To nás ještě více přiblíží podmínkám, kterým naše zařízení bude muset čelit na Měsíci.“

Proces fungování zařízení PlanetVac. Při aktuální zkoušce však bude odběrný kontejner výrazně dál.
Zdroj: https://planetary.s3.amazonaws.com/

Tento režim postupného testování, ve kterém mohou výzkumníci vyhodnotit určité aspekty nových technologií, udělat úpravy a tato vylepšení znovu otestovat, aby ověřili všechny parametry, se podle členů týmu velmi osvědčil právě v projektu PlanetVac, na který čeká jeho komerční mise v roce 2023. „Možnost provést tento druhý test v nové konfiguraci nepřináší jen rozšíření našeho chápání, jak technologie fungují, ale také obohatí další mise, jejichž součástí tento systém může být,“ říká Sanasarian.

Tím, že se týmy z University of Central Florida a Honeybee dohodly na společném letu, získaly možnost získat více dat než pokud by každý tým testoval svou technologii samostatně. Měření univerzitního týmu navíc mohou firmě Honeybee pomoci lépe pochopit procesy víření materiálu u povrchu, které mají vliv na úspěšnost odběru materiálu. „Jejich data nám pomohou lépe porozumět tomu, jak jsou kousky regolitu vyvrhovány pryč, což vhodně doplňuje i naše zkoušky,“ říká Sanasarian a dodává: „A kromě toho se tím ještě více zvyšuje hodnota letu pro každého, kdo je do programu zapojen i hodnota misí pro NASA, které z toho budou profitovat.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/planetvac_test1_-9.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/as12-48-7134_0.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ejecta_storm.jpeg
https://www.nasa.gov/…/files/thumbnails/image/44952876634_bd0a22db7f_k.jpg
https://www.nasa.gov/…/thumbnails/image/masten_pvac_2_assembly_with_labels.jpg
https://planetary.s3.amazonaws.com/…/20180208_planetvac-xodiac-land-sample.jpg