Lunární regolit se moc nepodobá materiálu, který se usazuje na našich stolech a poličkách. Je všude, má ostré hrany a přilne ke všemu. Je to tak nepříjemná substance, že dokonce zničila vysavač, který NASA navrhla k čištění skafandrů programu Apollo od lunárního prachu. Nyní se mají lidé vrátit na oběžnou dráhu Měsíce i na jeho povrch, takže bude potřeba najít řešení prachu, který navíc není pro člověka zdravý. Prvním krokem je zjistit, jak moc prachu je v daném místě v určitém čase. Tato snaha již nachází uplatnění i na Zemi – při boji se znečištěním ovzduší.

Mise Apollo měly co dělat, aby si poradily se škodami, které způsoboval lunární regolit – drobná zrnka třeba zasekla ovládání kamer, nebo podrápala hledí skafandrů, že astronauti jen stěží viděli ven. Během mise Apollo 17 popsal astronaut Harrison Schmitt svou zkušenost s vdechnutím tohoto prachu jako „silnou sennou rýmu“. Následkem bylo kýchání, slzení očí a bolest v krku. Tyto symptomy odezněly, ale obavy o lidské zdraví způsobují, že NASA věnuje značnou pozornost všem formám lunárního regolitu.

Citlivé tkáně (jako třeba plíce a rohovky) mohou být poškozeny regolitem, který se dostane do útrob obytného modulu. Filtrace vzduchu sice dokáže skvěle odstranit tyto malé částice, ale senzor kvality ovzduší bude nezbytný, aby byla jistota, že vše funguje správně. Právě na tohle se kromě jiného zaměřili výzkumníci programu NextSTEP (Next Space Technologies for Exploration Partnerships). V jeho rámci agentura vytvořila několik dokumentů, ve kterých podrobně specifikuje konkrétní potřeby budoucího měsíčního obytného modulu. Vyzývá v nich také soukromé firmy, aby pomohly překonat tyto překážky budoucích měsíčních misí. Jednou z takových potřeb je recyklace a sledování kvality vzduchu, včetně způsobů měření množství lunárního regolitu – ať už na povrchu, nebo na oběžné dráze.

Firma Lunar Outpost Inc. vznikla v roce 2017 v coloradském Denveru s cílem vyvinout technologie pro průzkum Měsíce a poté je adaptovat pro využití na Zemi. Na základě specifikací uvedených v rámci dokumentů programu NextSTEP se firma pustila do vývoje senzoru pro monitorování kvality ovzduší, který dostal jméno Space Canary (Kosmický kanárek). Společnost Lunar Outpost nabídla tento senzor firmě Lockheed Martin, která byla jednou z několika firem, které byly úspěšně zapojeny do nabídek programu NextSTEP pro kooperaci vládních a soukromých subjektů při stavbě prototypů lunárních obytných modulů pro jejich zkoušky.

Lockheed Martin souhlasil a přizval společnost Lunar Outpost, aby se zúčastnila ladění senzoru Space Canary pro potřeby NASA. Když bylo zařízení integrováno do systému řídícího podmínky, poskytlo oproti tradičním systémům výrazné výhody. Jeho upravená verze Canary-S (solar) nyní cílí na mezeru v trhu – chce nasytit poptávku po nízkonákladových, bezdrátových stanicích pro monitoring kvality ovzduší a meteorologických jevů na naší planetě.

Na Zemi jsou prachové částice jednou z forem znečištění ovzduší – vznikají při lesních požárech, výbuších sopek, spalování fosilních paliv a dalších procesech. Tyto částice, často směs látek v kapalném a tuhém skupenství, jsou malinké – mnohem menší než zrnko písku. Tento typ znečištění způsobuje celou řadu zdravotních potíží včetně onemocnění dýchací soustavy či kardiovaskulární obtíže. Prach má nepříznivé účinky také na změnu klimatu. Miniaturní částice představují stejné zdravotní riziko i mimo naši planetu. Technologie, které mají chránit astronauty (například vzdušné filtry) mohou být poškozeny, jelikož lunární prach je velmi ostrý. „Při hledání technik pro zmírnění vnikání prachu do oblastí, kde posádka žije a o tom, jak tento prach odstranit, se neustále učíme něco nového,“ přiznává Tracy Gill, projektová manažerka Mission and Commercial Support Office na Kennedyho středisku na Floridě a dodává: „Systém pro měření – jako třeba ten od Lunar Outpost – nám pomůže pochopit prostředí, ve kterém se posádka setkává. Budeme také moci udržet se v doporučených limitech expozice.“

Canary-S je samostatná jednotka napájená fotovoltaickým panelem a akumulátorem, která s využitím datového přenosu pro mobilní telefony odesílá všechny naměřené údaje. Zvládá monitorovat různé formy znečištění – od prachových částic, přes oxid uhelnatý a metan, přes oxid dusičitý, až po těkavé organické sloučeniny. Zařízení neustále provádí měření a každou minutu odesílá zprávu do zabezpečeného cloudu. Odsud je pak přesměrována buďto na webové rozhraní firmy Lunar outpost nebo do databáze zákazníka, který může data využít k prohlížení a analýze. Senzory a software jsou flexibilní a umožňují snadné přizpůsobení.

„Dnes si již všichni zvykli na systém plug-and-play,“ říká Chris Cloutier, designér ubytovacích modulů a vedoucí integrace na Kennedyho středisku, podle jehož slov je flexibilita klíčovou vlastností. Prokázat na Zemi přesnost senzorů však může být složité. Zařízení již překonalo požadavky NASA na prototyp ubytovacího modulu, ale vnější měření jsou složitější – vliv na ně má vítr i vzdušná vlhkost. Canary-S v tomto směru částečně pomohla nedávná studie Payne Institute for Public Policy z Colorado School of Mines. Nezávislé ověření této technologie potvrdilo přesnost jednotlivých měření jak pro jednotlivá denní, tak i dlouhodobá měření.

Canary-S se v tuto chvílí nachází v 15 amerických státech v bezpočtu firem. Jedním ze zákazníků je americká lesní služba, která využívá Canary-S ke sledování emisí z lesních požárů v reálném čase. „Hasiče desítky let trápily symptomy spojené s otravou oxidem uhelnatým. Brali to tak, že je to součást jejich práce,“ říká Julian Cyrus z Lunar Outpost. Jenže senzory teď dokáží odhalit, kde a kdy jsou koncentrace oxidu uhelnatého nebezpečně vysoké, takže je možné přijmout příslušná opatření a vydat nejrůznější varování.

Stejné zařízení se ale uplatní nejen na venkově, ale i ve městech, kde zase měří hlavně polétavý prach. Jakmile zjistí překročení limitů, může varovat lidi (především pokud mají dýchací obtíže), aby se zařídili odpovídajícím způsobem.  Město Denver si vybralo senzory Canary-S ke sběru dat o znečištění ovzduší v okolí místních škol, aby se mohli učitelé, žáci i rodiče dozvědět o kvalitě vzduchu ve svém okolí. Získaná data kvantifikovala výhody kampaně, která zakazovala ponechat u škol auta na volnoběh. Údaje také poskytly obecné informace o emisích v klíčových místech po celém městě.

V rámci ropného průmyslu zase mohou tyto senzory ukázat, jak efektivní jsou systémy pro řízení environmentálních podmínek. Senzory Canary-S tak mohou poskytnout neustálý monitoring úniků nejrůznějších plynů v reálném čase. Získaná data pak pomáhají ospravedlnit náklady na systémy pro omezení těchto úniků. Bez těchto měření by těžaři „neměli žádný způsob, jak by mohli prokázat své snahy o snížení dopadů jejich činnosti na okolní prostředí,“ říká Charles Losche z programu Canary. Pokud se v měřeních například uhlovodíků objeví náhle špička, je možné určit, že materiál pochází z náklaďáku, který zrovna projel kolem.  Pokud se objeví závada na pozemním vybavení, senzory to mohou zaznamenat a na místo vyrazí opraváři.

Julian Cyrus, který předtím pracoval ve firmě Lockheed Martin na vývoji kosmické lodi Orion, považuje NASA za hybnou sílu procesu vývoje technologií pro použití na Měsíci a Zemi. Kromě studií velkého množství dat z Měsíce při navrhování senzoru se pro malou firmu díky programu NextSTEP stala příležitost pracovat s NASA realitou. „Podpora partnerství veřejného a soukromého sektoru nám pomůže vytvořit udržitelnou přítomnost na Měsíci,“ říká Cyrus a dodává: „Zavedení tohoto přístupu je jednou z nejdůležitějších věcí, které NASA za posledních několik let udělala.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/images/183731main_image_feature_881_ys_full.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunar_outpost_3a.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunar_outpost_4.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunar_outpost_5.jpg