NASA vyvinula nový způsob testování materiálů pro mrazivý Měsíc a Mars

Jelikož se NASA poohlíží po průzkumu Měsíce, Marsu i vzdálenějších cílů, musí výzkumníci vyvinout materiály schopné odolávat extrémním teplotám, které jsou na měsících či jiných planetách. V mrazivých podmínkách se i jinak pružná guma může roztříštit jako sklo, desky tištěných spojů mohou selhat a elektrická spojení zamrznout, či popraskat. Získání hlubšího pochopení toho, jak materiály reagují na teplotní extrémy, je kriticky důležité. Platí to především proto, že NASA plánuje vybudovat základnu u jižního pólu Měsíce, kde povrchové teploty létají od extrémních výšin za dne do mrazivých hlubin za noci. Výzkumníci proto vyvinuli přelomovou metodu, pro testování, jak materiály odolávají extrémnímu chladu. Experti z Glennova střediska v Clevelandu vyvinuli LESTR (Lunar Environment Structural Test Rig), stroj, který může testovat materiály, elektroniku a další letový hardware při teplotách až 40 kelvinů, tedy okolo -233 °C.

„Stejně jako nikdy nebyla postavena žádná budova bez přesných znalostí, jak se dané konstrukční materiály chovají, ani žádná kosmická mise není dokončená bez poctivého strukturálního designu. Ten se opírá právě o znalosti, jak se použité materiály chovají,“ vysvětluje Ariel Dimston, technická vedoucí projektu LESTR z Glennova střediska. NASA do této doby tradičně k testování odolnosti materiálů vůči extrémnímu chladu používala procesy vyžadující superchladné (kryogenní) kapaliny. Ať už jde o dusík, vodík, či helium, jedná se o jedny z nejchladnějších materiálů na Zemi a musí být skladovány ve speciálních nádržích. Inženýři je poté používají k ochlazování testovaných materiálů a sbírají data o jejich chování.

„LESTR odlišuje především to, že celá sestava pracuje v kompletním suchém vakuu – žádný kapalný dusík či vodík, nic kapalného,“ chlubí se Dimston a pokračuje: „Tohle je první mechanické testovací stanoviště, které uniklo všem výzvám spojeným s kryogenními látkami.“ Inženýři u LESTRu vsadili na nový přístup, který využívá vysoce výkonnou chladničku, které se říká kryochladič (cryocooler). Toto zařízení odebírá teplo i bez použití chladných kapalin. Tím vzniká první suché kryogenní testovací prostředí v oboru mechanických zkoušek. Nové testovací zařízení je bezpečnější a také dostupnější než tradiční metody, připomněla Dimson a doplnila, že LESTR umožňuje vědcům také testovat materiály v mnohem širším rozmezí teplot.

„Díky tomu, že již není třeba používat kapalný kryogenní látky, nepotřebujete speciální manipulační zařízení, jako jsou termoláhve, ohřívače pro kapalný kryogenní látky ani ventily,“ vysvětluje Dimston a dodává: „Již nepotřebujete senzory pro měření obsahu kyslíku ani jiné bezpečnostní systémy, které proces prodlužují, komplikují a prodražují, protože bez těchto kryogenních látek již nejsou zapotřebí.“

Dimston a její tým spolupracují s programy a projekty NASA, aby bylo možné otestovat matriály v očekávaných podmínkách na novém zařízení. Tým již testoval příze, které by jednou mohly být tkány do látek využívaných ve skafandrech další generace. Experti se již těší na vývoj pokročilých materiálů pro pneumatiky roverů včetně nových kovů, které se mohou vrátit do svého původního tvaru, poté, co jsou ohnuté, natažené, zahřáté či ochlazené. Technologie slitin s tvarovou pamětí by mohla pomoci budoucím roverům cestovat po nerovném, kamenitém povrchu Měsíce, či Marsu bez rizika vyfouknuté pneumatiky.

Výzkumníci agentury NASA strávili více než dva roky návrhem a stavbou první verze této technologie, která dostala označení LESTR 1. Momentálně budují jeho dvojče, LESTR 2. Díky spolupráci s Fort Wayne Metals, mohla NASA dopravit LESTR 1 do střediska firmy ve Fort Wayne, stát Indiana, kde jej experti využijí ke zkouškám materiálů slitin s tvarovou pamětí při extrémních teplotách, které panují na Měsíci.

„Pracujeme na vývoji nové generace slitin s tvarovou pamětí, které budou schopné fungovat při teplotách až 40 kelvinů, což je jedna z nejchladnějších oblastí, kam se s roverem můžeme dostat,“ říká Santo Padula II, hlavní řešitel LESTRu na Glennově středisku a dodává: „S tímto zařízením můžeme testovat, jak se budou slitiny s tvarovou pamětí chovat v nejchladnějších oblastech Měsíce a Marsu. Bude to pro nás opravdu velký den. Budeme moci poprvé na vlastní oči vidět, jak se chovají tyto látky při tak nízkých teplotách – něco, co jsme dosud nikdy nezažili.“ Kromě LESTRu má Glennovo středisko ještě jedno ještě další testovací zařízení světové špičkové úrovně, které napodobují podmínky jako je kosmické vakuum, mikrogravitace na ISS, „tlakový hrnec“ plný sírového plynu, jímž je Venuše, nebo terén Měsíce a Marsu.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/08/grc-2025-c-05348-1.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/08/grc-2025-c-04482-1.jpg