اکثریت افراد علاقهمند به اکتشاف فضا میدانند که گرد و غبار ماه یک کابوس واقعی برای مقابله است. ما پیش از این روشهای مختلفی برای کنترل آن گزارش کردهایم؛ از چاپ سهبعدی سکوهای فرود بهمنظور جلوگیری از پخش شنی هنگام فرود موشک، تا استفاده از نیتروژن مایع برای دفع گرد و غبار از روی لباسها. اما واقعیت این است که برای هر حضور طولانیمدت در ماه، مدیریت این گرد و غبار از مهمترین وظایف به شمار میرود. مقالهای جدید از دکتر اسلاوا توریشف، عضو آزمایشگاه پرتاب جت ناسا، که بهاندازهاش کاردان است که مقالهٔ پیشین ما دربارهٔ تحقیقات او بهموضوع تلسکوپ در لنز گرانشی خورشید میپرداخت، دانش ما را دربارهٔ خواص فیزیکی گرد و غبار ماه بهروز میکند و اطلاعات دقیقتری فراهم میآورد که مهندسان میتوانند برای طراحی نسل بعدی روباتهای کاوشگر و زیرساختهای پشتیبان توسعهٔ انسانی به همسایهٔ نزدیکمان از آن استفاده کنند.
پس چرا گرد و غبار در ماه اینقدر مشکلساز است؟ ماه چرخهٔ آب ندارد، بهگونهای که گرد و غبار زمین تحت فرسایش به شکلهای نسبتاً ملایمی همانند بیضی یا کره تبدیل میشود. بررسی دقیق ذرات گرد و غبار بر سطح ماه نشان میدهد که آنها لبههای تیز و ناهموار دارند و بهراحتی به سطوح میچسبند و در حین تماس، به آنها آسیب میرسانند.
به این تمایل، دکتر توریشف اضافه میکند که نیروهای واندروال (یعنی نیروهای چسبندگی که ذرات گرد و غبار را بههم میچسباند) تا صد میلیون برابر قویتر از گرانش ماه هستند. وقتی گرد و غبار به هر سطحی — چه به بیرون یک لباس فضایی و چه به داخل سختافزار یک کاوشگر — بچسبد، حذف آن بهطرز فوقالعادهای دشوار میشود و بهدلیل تیزیاش، خسارت شدیدی به هر چیزی میزند که با آن تماس پیدا کند.
فرسر دربارهٔ مبارزه با گرد و غبار ماه با یک «سپر الکتریکی» بحث میکند.
مقاله همچنین به مشکلات دیگری که گرد و غبار ایجاد میکند، اشاره میکند. این ماده هادی الکتریکی است؛ به این معنی که اگر به آنتنی (مثلاً آنتنی که برای ارتباط با یک کاوشگر در مأموریت استفاده میشود) بچسبد، میتواند سیگنال را تضعیف (یا «ضعیفسازی») کرده و برد مؤثر سیستم مخابراتی را محدود کند. علاوه بر این، نحوهٔ این اثر بسته به منشأ گرد و غبار متفاوت است. در دریاچههای ماه، بهعنوان یک بار دیالکتریک عمل میکند، در حالی که در نواحی مرتفع، بیشتر بهصورت یک تنظیمکنندهٔ خازنی عمل میکند که حفظ یک فرکانس خاص را دشوار میسازد.
منطقههای دائماً سایهدار (PSRs) نیز چالشهای خاص خود را در رابطه با گرد و غبار دارند. از آنجا که این مناطق بهدلیل وجود یخ آب، از جمله مناطق جذاب برای اکتشاف ماه هستند، درک نحوهٔ عبور مؤثر در آنها برای هر مأموریت طولانیمدت حیاتی است. در PSRها، هدایت الکتریکی گرد و غبار بسیار کم است و این منجر به انباشت الکترواستاتیک در هر سامانهای میشود که از آن عبور کند یا توسط آن پوشیده شود. این وضعیت میتواند باعث تخلیه الکترواستاتیک گردد که در صورت عدم طراحی مناسب، الکترونیکهای حساس را از کار بیندازد.
دادههای جدید از پروب ChaSTE بر روی لندِر چاندریان‑۳ نشان میدهد که هدایت حرارتی گرد و غبار آنچنان بالا است که میتواند باعث داغ شدن سیستمها شود، چرا که دستگاههای خنکسازی حرارتی مانند رادیاتورها را عایق میکند. با این حال، مأموریت هندی کشف کرد که تنها چند سانتیمتر زیر سطح، رگولیت بهطور قابلتوجهی فشردهتر است و حرارت را بهتر از ذرات ریز سطحی منتقل میکند.
پاشیدن مایعات با نیتروژن مایع میتواند گرد و غبار ماه را از سطوح پاک کند، همانطور که فرسر اشاره کرد.
دادههای جدید دیگری از آزمایش NILS بر روی لندِر چانگ‑6 بهدست آمد. این آزمایش نشان داد که تابش خورشید لایهای از یونهای هیدروژن باردار را در نزدیکی سطح، در سمت روز ماه، ایجاد میکند. این لایه میتواند بهصورت مستقیم بر حمل و نقل گرد و غبار تأثیر بگذارد، زیرا «پوسته پلاسما» که مهندسان برای محاسبهٔ جابجایی گرد و غبار استفاده میکنند را تغییر میدهد. در واقع، «پرش الکترواستاتیک»، که در آن گرد و غبار میتواند چند فوت بهصورت واقعی در هوا معلق شود، یکی از سه حالت حمل و نقل گرد و غبار مورد بحث در مقاله است. این پدیده معمولاً در نزدیکی خط تقاطع روز و شب، یعنی خط ترمیناتور، رخ میدهد؛ جایی که بارهای الکتریکی بهاندازهای بزرگ میشوند که گرانش ماه را غلبه کرده و گرد و غبار را به هوا میفرستند.
یکی از مکانیزمهای دیگر جابجایی، پرتاب میکرومتئوریدها است که پیشتر بهخوبی مورد مطالعه قرار گرفته، اما باید توجه داشت که گرد و غبار ناشی از این برخوردها عملاً یک «ابر» دائمی از ذرات معلق بر بالای سطح ماه ایجاد کرده است. آخرین مکانیزم جابجایی خودتولید است، که در مقاله نیز نکات جدیدی دربارهٔ آن ارائه شده است.
هنگامی که موشکها بهسطح ماه مینشینند، گرد و غبار را در یک ستون عظیم بهدور خود میپاشند و بهصورت اساسی همه چیز را در شعاع چند کیلومتری با شلیک شنی تخریب میکنند. دادههای دوربینهای استریو برای مطالعهٔ پلاس سطح ماه (SCALPSS) در مأموریت ناموفق Intuitive Machine Odysseus نشان میدهد که «نرخ فرسایش» (یعنی سرعت خروج گرد و غبار) از پلاسهای موشکی بین ۴ تا ۱۰ برابر بیشتر از آنچه پیشبینی میشد، است. در نظر گرفتن این نکته مستلزم این است که موشکها یا در فاصلهای دورتر از پایگاه بلندمدت فرود آیند یا خود پایگاه بهگونهای طراحی شود که بتواند در برابر انفجارهای قویتر گرد و غبار مقاومت کند.
فرسر دربارهٔ بزرگی مشکل گرد و غبار ماه با دکتر کریستین هارتزل گفتگو میکند.
در حال حاضر، اینها صرفاً اطلاعات مفیدی برای مهندسانی هستند که در حال برنامهریزی برای دور بعدی کاوشهای ماه میباشند. شاید همهٔ این اخبار خوشایند نباشد، اما علم همیشه خوشبین نیست و بهتر است با درک واضحی به چنین مأموریت مهمی که گسترش بشریت به دیگر جهانهاست، نزدیک شویم تا با آرزوهای پوچ امید به آسانتر شدن اوضاع را داشته باشیم. گرد و غبار ماه مشکلی است که ما باید با آن روبرو شویم — باید این واقعیت را بپذیریم.
اطلاعات بیشتر:
S. Turyshev – گرد و غبار ماه: شکلگیری، میکروفیزیک و انتقال
UT – ناسا در حال توسعه راهحلهایی برای بزرگترین مشکل نگهداری سطح ماه: گرد و غبار!
UT – فضانوردان میتوانند گرد و غبار ماه را با پاشش نیتروژن پاک کنند
UT – سرانجام! راهحلی برای مقابله با گرد و غبار چسبناک ماه