Keď v roku 1972 pristáli poslední astronauti z misie Apollo 17 na Mesiaci, nikto neriešil, či sa ich skafander nabije elektrickým nábojom natoľko, že pri návrate do landera preskočí iskra. Dnes, pred plánovaným návratom ľudí na mesačný povrch v roku 2028, sa táto otázka stala jednou z technických výziev, ktoré musí NASA vyriešiť. Agentúra preto otvorila súťaž s názvom Lunar Grounding Challenge, za ktorú ponúka 150 000 dolárov. Cieľom je nájsť riešenie, ako bezpečne vybiť astronauta a jeho skafander skôr, než sa dotkne pristávacieho modulu.
Podľa simulácií môže na mesačnom povrchu dochádzať k dvom typom nabíjania. Prvým je triboelektrický efekt, teda prenos elektrického náboja medzi dvoma predmetmi, napríklad pri trení. Druhým je plazmové nabíjanie z okolitého plynu v danej oblasti. Oba javy môžu viesť k tomu, že sa na skafandri nahromadí elektrický náboj. NASA upozorňuje, že problém sa výrazne zhoršuje pri vstupe do lunárnych tieňov a trvalo zatienených oblastí – hlbokých kráterov, kam nikdy nedopadá slnečné svetlo. V týchto miestach je prebytok elektrónov (záporne nabitých častíc) oproti iónom (kladne nabitým), a tak sa skafander nabije negatívne.
Riziko nastáva vo chvíli, keď sa astronaut vráti k pristávaciemu modulu. Ten má mierny kladný náboj, a ak sa k nemu priblíži silne negatívne nabitý astronaut, môže preskočiť elektrický výboj. NASA to opisuje tak, že astronaut by sa mohol stať „chodiacim vysokonapäťovým kondenzátorom“. Výboj môže poškodiť skafander, spôsobiť požiar v kyslíkovej atmosfére modulu alebo spôsobiť elektrický šok. Podobný problém už údajne narušil simuláciu misie na Mars v roku 2018, keď posádka čelila elektrickým problémom. Nejde teda o úplne nový jav.
Súťaž Lunar Grounding Challenge má niekoľko fáz: návrh konceptu, jeho spresnenie po konzultácii s hodnotiteľmi a záverečný výber. Záujemcovia môžu posielať svoje nápady do 15. januára. NASA požaduje riešenie, ktoré bude malé – čo sa týka hmotnosti, objemu aj spotreby energie – a ktoré zvládne extrémne teplotné výkyvy na mesačnom povrchu. Technológia musí podporiť až štyri výstupy mimo vozidla (mesačné prechádzky) počas desiatich dní. Zvláštnosťou je aj prítomnosť jemného mesačného prachu, ktorý sa usadzuje na skafandri a výrazne predlžuje dĺžku elektrických oblúkov. Iskra tak môže preskočiť väčšie vzdialenosti než vo vákuu. Riešenie preto musí zabrániť náhlemu výboju, ktorý by mohol zasiahnuť vonkajší tlakový oblek alebo lander.
Agentúra nezverejnila, kedy by mala byť technológia k dispozícii astronautom. Plánuje však dlhodobú mesačnú základňu, ktorá by mala byť z väčšej časti pripravená v 30. rokoch 21. storočia, ak sa dodržia harmonogramy. Prvé kroky na južnom póle Mesiaca by mali astronauti urobiť v roku 2028 počas misií Artemis 4 alebo 5. Pôjde o prvý pristávací let od Apolla 17 v roku 1972.
Prečo je statická elektrina na Mesiaci vážny problém
Na Zemi je vzduch vlhký a vodivý, takže sa nahromadený náboj väčšinou vybije bez povšimnutia. Na Mesiaci je však prakticky vákuum a suchý prach, ktorý sa ľahko nabíja. Slnečné žiarenie a plazma v okolí tiež vytvárajú nerovnováhu medzi kladnými a zápornými časticami. V trvalo zatienených kráteroch je to ešte výraznejšie. Ak sa astronaut pohybuje v takomto prostredí, jeho skafander sa postupne nabíja ako batéria. Keď sa potom priblíži k landeru s opačným nábojom, môže dôjsť k výboju. To nie je len nepríjemnosť – iskra môže poškodiť citlivú elektroniku alebo zapáliť kyslík v kabíne.
Triboelektrický jav vzniká pri trení dvoch materiálov, keď jeden odovzdáva elektróny druhému. Pri chôdzi po mesačnom prachu sa častice prachu trú o skafander a odovzdávajú mu náboj. Plazmové nabíjanie je iné: okolitý plyn v priestore obsahuje voľné elektróny a ióny, ktoré sa zachytávajú na povrchu skafandra. V tienistých oblastiach prevažujú elektróny, a tak sa skafander nabíja negatívne. Oba mechanizmy sa môžu sčítať a vytvoriť veľký náboj. NASA preto hľadá spôsob, ako tento náboj odviesť ešte predtým, než astronaut dosiahne lander.
Mesačný prach je jemný, ostrý a drží sa na povrchoch. Na skafandri vytvára vrstvu, ktorá mení elektrické vlastnosti obleku. NASA v opise súťaže uvádza, že prach vznášajúci sa vo vzduchu a jeho hrubá vrstva na obleku výrazne zvyšujú dĺžku elektrických oblúkov. To znamená, že iskra môže preskočiť aj väčšie vzdialenosti, než by preskočila v čistom vákuu. Riešenie teda musí počítať s tým, že prach môže preklenúť aj miesta, ktoré by inak boli bezpečné.
Predstava je taká, že astronaut alebo jeho skafander sa pred dotykom s landerom bezpečne vybije. Mohlo by ísť o malé zariadenie, ktoré sa umiestni na skafander alebo na lander a ktoré dokáže odviesť náboj bez iskry. Musí byť ľahké, energeticky nenáročné a schopné fungovať v extrémnych teplotách. Zároveň musí vydržať až štyri mesačné prechádzky počas desiatich dní. NASA očakáva, že súťaž prinesie koncepty, ktoré sa potom rozpracujú do funkčného prototypu. Zatiaľ nie je jasné, kedy by sa takéto zariadenie mohlo dostať do výbavy astronautov.
Čo zostáva predmetom ďalšieho vývoja
Hoci NASA otvorila súťaž a určila technické požiadavky, konkrétne riešenie ešte neexistuje. Nie je známe, akú podobu bude mať víťazný návrh, ani kedy bude testovaný priamo na Mesiaci. Otázne je aj to, ako sa bude správať v rôznych častiach lunárneho dňa a či bude potrebné ho prispôsobiť pre rôzne typy skafandrov. Agentúra však dáva najavo, že tento problém berie vážne a že bez jeho vyriešenia by mohli byť budúce misie na južný pól Mesiaca riskantnejšie. Súťaž je prvým krokom k tomu, aby sa z abstraktnej hrozby stala konkrétna technológia.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívne
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
