Explorar el espacio significa desafiar el polvo

Para la ESA, la contaminación por polvo es un tema urgente para las próximas misiones como la internacional Portal Lunar – una estación planificada en órbita lunar que incluye módulos europeos, que servirá como campamento base para estancias en la superficie de la Luna – y el Argonaut European Large Logistics Lander, EL3destinado a transportar carga para los colonos lunares, que permanecerían en la Luna durante períodos prolongados.

La ESA también es responsable de la robótica Brazo de transferencia de muestra de la internacional Retorno de muestra de Marte campaña, con el papel crucial de tomar muestras de los rovers de Marte para colocarlas en un cohete de ascenso para regresar a la Tierra. El polvo podría interferir potencialmente con los mecanismos del brazo de 2,5 m de largo.

Los ingenieros de materiales del Organismo se reunieron con sus homólogos internacionales en la reciente ISMSE-13/ICPMSE-15 Materiales en la conferencia Space Environment en Leiden, Países Bajos, con el control del polvo entre los principales temas en discusión.

Presentaron una investigación que incluye una Instalación de simulación de polvo planetario dedicada, que actualmente se está formando en la ESA. ESTEC centro de tecnología en los Países Bajos, que se utilizará para investigar los efectos de carga y los cambios térmicos y ópticos inducidos por el polvo en las superficies. También han sido evaloración de los efectos del polvo en los textiles de los trajes espaciales y dado que el polvo lunar real vale más que su peso en oro, están evaluando los simuladores lunares más adecuados para fines de prueba.

De polvo a polvo: en la Luna y más allá

James Gaier, científico retirado de la NASA que trabajó en el programa Apolo, presidió un panel de discusión dedicado en la conferencia. Señaló que “el polvo lunar está presente en toda la Luna, creado por el bombardeo constante de micrometeoritos que pulverizan la superficie rocosa en partículas finas. A diferencia del polvo terrestre, nunca ha sido erosionado por el agua o el viento, por lo que incluso las partículas microscópicas aún mantienen bordes afilados como navajas. Y la energía sin filtrar del sol lunar puede impartir al polvo una fuerte adherencia estática”.

Mirando más lejos, lo mismo ocurre con la superficie marciana, completa con viento para moverla alrededor del planeta, así como con lunas rocosas que carecen de atmósferas y muchos asteroides.

Los astronautas de Apolo que se encontraron con el polvo lunar de primera mano durante los aterrizajes de Apolo de hasta unos pocos días en la superficie de la Luna destacaron el desafío que presenta para las estadías de mayor duración en sus informes de misión.

El comandante del Apolo 12, Pete Conrad, señaló: “Creo que probablemente una de las facetas más irritantes y restrictivas de la exploración de la superficie lunar es el polvo y su adherencia a todo, sin importar el tipo de material, ya sea piel, material de traje, metal, no importa. lo que es y su acción restrictiva similar a la fricción a todo lo que se pone «. Agregó que incluso las capas exteriores de los trajes espaciales estaban empezando a desgastarse.

El comandante del Apolo 17, Gene Cernan, estuvo de acuerdo: “Creo que el polvo es probablemente uno de nuestros mayores inhibidores para una operación nominal en la Luna. Creo que podemos superar otros problemas fisiológicos, físicos o mecánicos, excepto el polvo”.

Más recientemente, China Móvil Yutu-1 Se cree que fue inmovilizado durante su segundo día en la Luna por el polvo lunar que obstruyó sus partes móviles.

Aterrizajes lunares polvorientos

Carlos Soares, del equipo de Ingeniería de Control de Contaminación del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, calificó la contaminación por polvo lunar como un asunto pendiente del Apolo (JPL) explicó que el problema comienza durante el aterrizaje: según el tamaño del módulo de aterrizaje involucrado, sus propulsores de cohetes podrían desalojar toneladas de regolito lunar durante el aterrizaje, que luego podría alojarse en las superficies del módulo de aterrizaje y tapar toda el área de aterrizaje.

Por lo tanto, JPL ha desarrollado un marco complejo basado en modelos para simular eventos de aterrizaje lunar, comenzando con la recreación de los aterrizajes de Apolo, para ayudar a permitir las evaluaciones de degradación. Para ayudar a validar estas simulaciones, se realizaron pruebas de la pluma del propulsor utilizando las instalaciones de prueba de la pluma de alto vacío del Centro Aeroespacial Alemán. STG-CT. El marco también se ha aplicado a otros escenarios de aterrizaje planetario, incluido un aterrizaje en Europa, la luna de Júpiter cubierta de hielo.

Un equipo dirigido por el Centro Nacional de Investigación Aeroespacial de Italia (CIRA) también presentaron su trabajo sobre el desarrollo de un polímero a prueba de polvo especialmente diseñado, con propiedades superficiales modificadas para formar superficies ‘antiadherentes’.

Problemas y entornos espaciales novedosos

Coorganizado con la agencia espacial francesa CNES laboratorio aeroespacial francés Oneray el Laboratorio de Pruebas de Integridad de CanadáISMSE-13/ICPMSE-15 del 18 al 23 de septiembre marcó la primera vez que la comunidad internacional de ingeniería de materiales espaciales se reunió en persona en cuatro años, junto con participantes de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón. JAXA y la Administración Nacional del Espacio de China (CNSA), así como agencias espaciales nacionales.

El ingeniero de materiales y coorganizador de la ESA, Adrian Tighe, explica: “De una forma u otra, este evento se ha llevado a cabo durante cuatro décadas, donde nos reunimos para discutir muchos de los problemas a los que se enfrenta actualmente el sector espacial en términos del entorno espacial. y su efecto sobre los materiales.

“Entonces, además del tema del polvo, vimos, por ejemplo, un enfoque en los problemas que surgen con los satélites que vuelan muy cerca de la Tierra, en las llamadas altitudes de ‘órbita terrestre muy baja’, donde el oxígeno atómico altamente erosivo se encuentra en la parte superior de la atmósfera. podría ser un problema para las constelaciones planificadas, así como el desafío de simular el daño de los desechos orbitales a nivel de materiales, lo que está demostrando ser un factor cada vez más importante en las órbitas con mucho tráfico.

“Luego está la creciente tendencia en torno a la comercialización, incluido el deseo de utilizar más piezas ‘comerciales listas para usar’ para misiones espaciales más baratas y rápidas, en lugar de los componentes y materiales tradicionales calificados para el espacio, pero que requieren un acto de equilibrio en términos de rendimiento, tolerancia a la radiación, etc. Luego vinieron discusiones sobre metodologías de prueba y fabricación completamente nuevas basadas en conceptos como la digitalización y el modelado, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, ¡lo que abrió muchas posibilidades novedosas!

ISMSE-13/ICPMSE-15 fue alojado en Leiden’s Centro de Biodiversidad Naturalishaciendo posible una charla fascinante sobre el proceso de conservación de los huesos de dinosaurio previamente a que se exhiban, y dando contexto a una discusión sobre ‘biomimética’ para el espacio: imitar los sistemas naturales y las vidas con fines de ingeniería.