Měsíční prach představuje jednu z největších výzev pro lidskou přítomnost na Měsíci. Jemný, abrazivní regolit, který pokrývá povrch našeho přirozeného satelitu, je výsledkem miliard let bombardování mikrometeority, proti kterým Měsíc postrádá ochrannou atmosféru. Částice jeho prachu jsou ostré, chemicky reaktivní a díky elektrostatickému náboji se přichytí prakticky ke všemu.
Pro budoucí mise programu Artemis, které mají připravit cestu k udržitelnému osídlení Měsíce a později i k Marsu, je proto překonání tohoto problému zásadní. NASA se opírá o lekce z minulosti i řadu nových inovativních technologií, které by lidstvu měly pomoci poradit si s měsíčním prachem.
Zkušenosti z misí Apolla
Už během šesti přistání Apolla na Měsíci v letech 1969–1972 se ukázalo, jak závažný problém měsíční prach představuje. Astronauti jeho vliv na lidský organismus popisovali jako příznaky alergické reakce – kýchání, ucpaný nos, podráždění očí, nosu a krku a tak dále. Prach proniká dokonce i do skafandrů astronautů a lepí se na podrážky obuvi, kterou na sobě astronauti mají.
Prach kontaminuje i veškeré vzorky hornin, které by lidstvo rádo prozkoumalo. Za lunárním roverem – vozidlem pro pohyb na povrchu Měsíce – se zvedalo takové množství prachu, které následně pokrylo veškeré přístroje a učinilo je v podstatě nefunkčními. Dokonce i v přistávacím modulu se prach dostal do kabiny a filtry pořádně nedokázaly všechen prach odstranit.
Bezpečnostní hazard
Měsíční regolit se skládá převážně z částic prachu menších než 20 mikrometrů. Na rozdíl od pozemského prachu na Měsíci však chybí eroze větrem a vodou, které by částice prachu zjemnily. Částice tak zůstávají ostré jako sklo. Jejich elektrostatický náboj pak vzniká díky slunečnímu větru, kosmickému záření a fotoelektronům – prach je pak pomocí takzvaných van der Waalsových sil přitahován k nabitým povrchům.
Prach ovlivňuje nejen zdraví, ale i samotnou techniku, snižuje účinnost solárních panelů, přehřívá radiátory, ucpává ložiska a poškrabává optiku. Pro budoucí dlouhodobé mise programu Artemis, v rámci kterých se plánují desítky dní na měsíčním povrchu, je tak proto nutné řešit nejen okamžité, ale i kumulativní efekty měsíčního prachu.
Revoluční řešení
NASA tak vsází na kombinaci různých přístupů k boji s měsíčním prachem. Nejslibnější novou technologií je takzvaný Electrodynamic Dust Shield (EDS) vyvinutý v Kennedyho vesmírném středisku. Tento systém elektrod generuje střídavé elektrické pole, které využívá Coulombické a dielektroforetické síly k odpuzování prachu.
Princip spočívá v generování elektrického pole, které zvedá a odstraňuje prachové částice z povrchu. Technologie byla úspěšně testována i přímo na Měsíci, kde dokázala odstranit prach z citlivých komponentů, například radiátorů či různých optických zařízení. Význam tohoto řešení spočívá v jeho univerzálnosti. Lze jej totiž aplikovat na skafandry, solární panely či všelijaké senzory. V prostředí, kde se nelze spolehnout na běžné metody čištění a úklidu, tak představuje toto elektrické „setřesení“ prachu inovativní alternativu.
Pragmatický design
Pasivní ochrana proti prachu stále představuje doplněk k aktivním metodám. Vědci si dávají za cíl minimalizovat samotný kontakt mezi prachem a citlivými částmi zařízení. Tak stále vyvíjejí a experimentují s novými materiály s nízkou adhezí, které by omezily ulpívání částic. I samotná konstrukce vybavení pro měsíční mise hraje významnou roli. Minimalizace štěrbin a spojů, kde by se mohl prach hromadit, je jedním z kritérií, se kterými výzkumníci pracují.
I v oblasti skafandrů se vyvíjejí nové generace, které mají lépe odolávat abrazivním účinkům regolitu. Zároveň se zvažují nové koncepty nakládání s vybavením, v nichž skafandr zůstává vně obytného modulu a astronaut do něj vstupuje z interiéru. Tím by se měl minimalizovat přenos prachu do obytných prostor. Architektura lunárních základen rovněž reflektuje potřebu oddělení čistých a kontaminovaných zón. Přechodové komory a systémy pro dekontaminaci mají v budoucnu zabránit šíření prachu uvnitř habitatů.
Těžba na Měsíci?
Regolit není pouze překážkou, ale i potenciálním nerostným zdrojem. Objevení možností jeho využití je klíčové pro dlouhodobou přítomnost na Měsíci, jelikož snižuje závislost na již tak extrémně náročné a nákladné zásobování ze Země. To však vyžaduje technologie, které umožní jeho bezpečné a kontrolované zpracování, které se doposud vyvíjejí.
Výzkum se zaměřuje i na fyzikální vlastnosti regolitu při různých typech zatížení. Například jeho chování při kompresi, zahřívání nebo vibracích. Tyto poznatky jsou nezbytné pro vývoj technologií, které umožní výrobu stavebních materiálů přímo na Měsíci. Koncept využívání místních zdrojů, označovaný jako in situ resource utilization (ISRU), je jedním z pilířů strategie NASA. Regolit by totiž v budoucnu mohl být použit k výrobě stavebního materiálu nebo dokonce jako surovina pro extrakci kyslíku, jehož molekuly regolit obsahuje.
