НАСА разрабатывает методы противодействия лунной пыли

Лунная пыль не похожа на ту, что собирается на книжной полке или на столах – она ​​повсеместна, абразивна и цепляется за все. Это настолько плохо, что даже сломался пылесос, созданный НАСА для очистки скафандров миссии “Аполлон” от лунной пыли.

С возвращением НАСА на Луну и ее орбиту нужно будет справляться с пылью, которая также опасна для людей. Первый шаг – это знать, сколько ее имеется вокруг в любой момент времени. Усилия по борьбе с загрязнением воздуха уже приносят плоды на Земле.

Вред лунной пыли

Миссии Аполлона изо всех сил пытались справиться с ущербом, нанесенным лунной пылью. Она забила камеру и так сильно поцарапала козырьки шлема, что космонавтам стало трудно видеть. Во время миссии «Аполлон-17» астронавт Харрисон Шмитт описал свою реакцию на вдыхание пыли как «лунную сенную лихорадку» с чиханием, слезотечением и болью в горле. Симптомы исчезли, но забота о здоровье человека является движущей силой обширных исследований НАСА всех форм лунного грунта, называемого реголитом.

Чувствительные ткани, такие как легкие и роговица, могут быть повреждены лунной пылью, попавшей в среду обитания. Хотя фильтрация воздуха может удалить большое количество мельчайших частиц, датчик качества воздуха необходим для обеспечения эффективности контроля.

NextSTEP

Это было одним из основных направлений программы NASA Next Space Technologies for Exploration Partnerships (NextSTEP). Через NextSTEP агентство выпустило серию документов, в которых подробно описываются конкретные потребности для будущего лунного жилья, и предлагается частному бизнесу помочь преодолеть препятствия для будущих лунных миссий. Одна из этих потребностей заключалась в восстановлении и мониторинге воздуха, включая способ измерения лунной пыли на поверхности и в местах обитания на орбите.

Lunar Outpost Inc. была основана в Денвере в 2017 году с целью разработки технологий для исследования Луны, а затем их адаптации для использования на Земле. Основываясь на спецификациях, изложенных в документах NextSTEP, компания разработала датчик качества воздуха под названием Space Canary.

Lunar Outpost предложил датчик компании Lockheed Martin Space, которая была одной из нескольких компаний, которые выиграли тендер на государственно-частное партнерство NextSTEP по созданию прототипов среды обитания на лунной орбите для тестирования. Lockheed согласился, пригласив Lunar Outpost в качестве участника настройки Space Canary в соответствии с потребностями НАСА.

После того, как устройство было интегрировано в систему контроля окружающей среды, оно обеспечило явные преимущества по сравнению с традиционным оборудованием. Переименованный в Canary-S (Solar), теперь он удовлетворяет потребность в недорогом беспроводном мониторинге качества воздуха и метеорологии на этой планете.

Все начинается с пыли

Здесь, на Земле, твердые частицы – это форма загрязнения воздуха, вызванная лесными пожарами, извержениями вулканов и сжиганием ископаемого топлива, а также другими процессами. Частицы, смесь жидкости и твердого вещества, крошечные, намного меньше песчинки. Этот вид загрязнения вызывает множество проблем со здоровьем, включая респираторные и сердечно-сосудистые проблемы, и способствует возникновению множества экологических проблем, включая изменение климата.

Твердые частицы за пределами нашей планеты могут представлять аналогичный риск для здоровья. А механические системы, предназначенные для защиты космонавтов, такие как фильтрация воздуха, могут быть повреждены абразивным характером пыли.

«Мы все еще изучаем методы предотвращения проникновения пыли в жилые помещения экипажа и способы ее удаления, – сказала Трейси Гилл, инженер проекта Управления полетами и коммерческой поддержки Космического центра Кеннеди НАСА во Флориде. – Демонстрация такой системы измерения, как Lunar Outpost, поможет нам понять среду, в которой находится команда, и поможет нам не выходить за рекомендуемые пределы воздействия».

Canary-S

Canary-S – это автономное устройство, работающее от солнечной энергии и аккумулятора, которое передает данные с помощью сотовой технологии. Оно может измерять различные загрязнители, включая твердые частицы, оксид углерода, метан, диоксид серы и летучие органические соединения, среди прочего. Устройство постоянно выполняет измерения и каждую минуту отправляет сообщение в безопасное облако, откуда оно направляется либо на веб-панель управления Lunar Outpost, либо в базу данных клиента для просмотра и анализа.
Датчики и программное обеспечение гибкие, что упрощает настройку.

Однако доказать точность датчиков на Земле может быть сложно. Устройства превзошли требования НАСА для прототипа среды обитания, но показания на открытом воздухе сложнее, потому что на них влияют ветер и влажность.

У Canary-S есть некоторая поддержка в этом в форме недавнего исследования Института государственной политики Пэйна Горной школы Колорадо. Независимая проверка технологии подтвердила точность показаний датчика как для ежедневных, так и для долгосрочных измерений.

Поддержка пожарных, контроль выбросов

Canary-S развернут в 15 штатах и ​​во многих отраслях промышленности. Одним из заказчиков является Лесная служба США, которая использует Canary-S для мониторинга выбросов от лесных пожаров в режиме реального времени.

«Пожарные десятилетиями проявляют симптомы отравления угарным газом. Они думали, что это всего лишь часть работы, – объяснил Джулиан Сайрус, главный операционный директор Lunar Outpost. – Но датчики показали, где и когда уровень угарного газа «был заоблачным», что позволило выдать предупреждения и принять необходимые меры предосторожности”.

Эти же устройства могут измерять твердые частицы в городских районах. Признаки плохого качества воздуха могут вызывать предупреждения, предупреждающие людей, особенно страдающих респираторными заболеваниями, о необходимости принять необходимые меры предосторожности. Город Денвер выбрал датчик Canary для сбора данных о качестве воздуха в местных школах для обучения и информирования учителей, родителей и учащихся о качестве воздуха в их местности. Полученные данные позволили количественно оценить преимущества кампании без бездействия возле школ и выявить общее загрязнение выбросов на ключевых участках по всему городу.

Экологический контроль

«В нефтегазовой отрасли датчики могут помочь предоставить доказательства эффективности экологического контроля», – пояснил Чарльз Лош, старший менеджер по развитию и политике Project Canary. Компания использует датчики Canary-S для непрерывного мониторинга выбросов летучих газов в режиме реального времени.

Эти данные могут помочь оправдать стоимость этих средств контроля, сказал Лош, отметив, что без показаний у производителей нефти и газа «не было возможности доказать, что их усилия снижают их воздействие на окружающую среду».

Кроме того, показания датчиков позволяют определить, исходит ли выброс углеводородов, таких как летучие органические соединения или метан, с объекта или проезжающего грузовика. Если это механическая неисправность на объекте, отправляется ремонтная бригада.

Сайрус, который ранее работал на космическом корабле Orion в качестве сотрудника Lockheed, признал NASA движущей силой работы компании по разработке технологии двойного назначения для использования на Луне и Земле. Помимо изучения множества лунных данных при разработке датчика, программа NextSTEP сделала реальностью возможность работы с НАСА.

«Поддержка государственно-частного партнерства создаст устойчивое присутствие на Луне, – подчеркнул Сайрус. – Установление такого подхода – одна из самых важных вещей, сделанных НАСА за последние несколько лет».

Читайте о том, как луноход VIPER будет искать воду и другие ресурсы