Пока космические агентства спорят о новых миссиях на Луну, инженеры обсуждают практические вопросы: из чего там строить базы, технику и обычные защитные модули. Главная проблема заключается в том, что лунный реголит оказался не просто пылью, а агрессивной смесью, которая царапает поверхности, выводит из строя механизмы и буквально “съедает” оборудование во время длительных миссий, пишет krakow-name.eu.
Именно поэтому исследовательский клуб “Lunar-Technologies” в Университете AGH в Кракове взялся искать покрытия, способные выдержать контакт с лунной средой. Команда сосредоточилась на практическом решении: как защитить технику от пыли, которая может стать одной из главных угроз для будущих колоний? Свою разработку студенты назвали “Lunaris”.
Как студенты AGH решают проблему Луны?
“Lunaris” создали, как компактный анализатор лунной пыли весом около 200 граммов, но его задача выходила далеко за пределы небольшого студенческого эксперимента. Прибор должен был показать, как лунный реголит взаимодействует с материалами, которые используют в космической технике. Для будущих миссий этот вопрос считали критическим, ведь даже мелкая пыль на Луне быстро выводила из строя поверхности, уплотнения и подвижные элементы оборудования.
Команда пыталась выяснить, какие покрытия дольше всего выдерживают контакт с реголитом, и что может защитить технику во время длительной работы на лунной поверхности. Речь шла не только об отдельных механизмах, но и о будущих:
- модулях;
- транспорте;
- системах.
Словом, обо всем, что планировали использовать во время постоянного присутствия людей на Луне. Сам аппарат должен был отправиться в космос в рамках миссии, которую “Lunar-Technologies” реализовывал вместе с компаниями Orbital Space и Astrobotic.
Почему астронавты боятся лунной пыли?
Когда крупные космические программы снова взяли курс на Луну, инженеры быстро столкнулись с проблемой, о которой раньше знали только узкие специалисты. Больше всего хлопот на месте доставляли не холод или радиация, а обычная лунная пыль. И программы Artemis, Moon Village и ILRS начали искать новые способы защиты техники и астронавтов.
Лунный реголит совсем не похож на землю или песок. За миллиарды лет поверхность спутника превратилась в слой мелких и очень острых частиц, которые легко поднимаются в воздух во время посадки кораблей или движения техники. Затем эта пыль прилипает ко всем поверхностям и наносит немалый вред, потому что частицы:
- накапливают электрический заряд;
- быстро забивают механизмы;
- царапают поверхности и оборудование.
Для астронавтов это тоже стало проблемой. Если такая пыль попадает в воздух внутри модулей, она может спровоцировать проблемы с дыханием и нанести большой вред организму. Именно поэтому борьба с реголитом стала одной из важнейших проблем в подготовке к будущим миссиям.
Угроза с поверхности Луны
В новом исследовании геофизики обратили внимание на аспект, который может сильно повлиять на будущие полеты на этот спутник Земли. Оказалось, что лунная пыль ведет себя по-разному в зависимости от того, как долго она находилась на поверхности. Так называемый “незрелый” реголит с крупными частицами оказался менее агрессивным и не поднимал в воздух столько пыли во время движения техники или посадки модулей.
Совсем другая ситуация сложилась со “зрелым” реголитом, который миллиарды лет дробили микрометеориты и солнечный ветер. Из-за этого пыль становилась мельче, острее и гораздо активнее прилипала к поверхностям. Исследователи также заметили появление наночастиц железа, из-за которых реголит еще сильнее влиял на оборудование.
Наибольшее беспокойство вызвал район бассейна Южный полюс – Эйткен. Именно там планируют часть будущих миссий, но местная пыль легко проникает в механизмы. Из-за этого вопрос защиты оборудования снова оказался среди главных вызовов для лунных программ.
О том, как “Lunaris” прошел проверку
Студенты исследовательского клуба Университета науки и технологий AGH вместе со специалистами Европейского космического агентства ESA проверяли “Lunaris” в Центре поддержки “CubeSat” в Бельгии. Там аппарат впервые прошел испытания, которые должны были показать, выдержит ли он реальные нагрузки во время полета на Луну. Для команды это уже был не университетский эксперимент, а этап, где любая ошибка могла поставить под сомнение всю миссию. Именно поэтому инженеры старались смоделировать условия, максимально приближенные к космическим.
Во время тестов “Lunaris”:
- трясли на специальном стенде, чтобы воспроизвести удары и вибрации во время старта ракеты, взлета и посадки;
- проверяли в трех плоскостях, чтобы понять, как конструкция реагирует на разные типы нагрузки;
- отдельно искали резонансные частоты, когда колебания становились наиболее опасными для аппарата;
- помещали в вакуумную камеру без воздуха, чтобы проверить работу систем;
- несколько раз меняли температуру от –60°C до +100°C, имитируя ее резкие скачки на поверхности Луны;
- проводили 5 полных термических циклов подряд, чтобы оценить выносливость электроники и корпуса.
Испытания завершились успешно. По словам команды, эксперты ESA подтвердили: конструкция и электроника выдержали нагрузки без критических повреждений. Для студентов это стало не только технической проверкой изобретения, но и шансом выяснить, какие элементы еще требуют доработки перед реальной миссией. После тестов команда вернулась к работе над “Lunaris”, готовя аппарат к полету на Луну.
Команда, о которой заговорил космический мир
Исследовательский клуб Университета науки и технологий AGH “Lunar-Technologies” работает над разными технологиями для будущих миссий в космосе. Команда сосредоточилась на вещах, без которых техника просто не выдержала бы условий пыли, вакуума и резких изменений температуры.
Исследовательский клуб уделяет внимание и другим направлениям работы, студенты:
- создают оборудование для космических миссий;
- разрабатывают космическую электронику и встроенные системы;
- работают над механизмами для работы на Луне;
- пишут программное обеспечение по космическим стандартам ECSS;
- создают лунные роверы и системы передвижения;
- готовят оборудование для установки на посадочные модули.
О “Lunar-Technologies” громко заговорили после международного конкурса “Эксперимент на Луне: Миссия лунной полезной нагрузки” (Experiment on the Moon: Lunar Payload Mission), который проводила компания “Orbital Space” из ОАЭ. На конкурс поступило почти 500 заявок из разных стран, но победу получила именно команда из AGH. Их проект отдельно отметили Astrobotic, Orbital Space и Космическое агентство ОАЭ, назвав разработку одной из самых интересных.
Миссия против лунной пыли
Участники клуба Университета науки и технологий AGH объяснили: “Lunaris” создали, чтобы понять, как лунная пыль прилипает к материалам, которые используют в космической технике. Внутри аппарата разместили 16 разных образцов покрытий и решили проверить, какие из них лучше всего выдерживают контакт с реголитом.
Провести эти испытания удалось, благодаря программе Европейского космического агентства ESA “Fly Your Satellite! Test Opportunities”. Она помогает студенческим командам из разных стран тестировать свои разработки на профессиональном оборудовании ESA. Именно так “Lunar-Technologies” получила доступ к Центру поддержки “CubeSat”. Полет “Lunaris” на Луну планируют в 2027 году, и для студентов это означает, что их разработку оценили уже не как учебный эксперимент, а как технологию для важной космической миссии.