NASA skúma, ako by sa budúce posádky na Mesiaci mohli spoliehať viac na miestne zdroje než na zásoby privezené zo Zeme. V laboratóriu Glenn Research Center v Clevelande pritom vedci narazili na nový materiál, ktorý by mohol pomôcť pri práci s roztaveným mesačným prachom aj pri ochrane súčiastok vystavených extrémnemu teplu.
Snímka zobrazuje: New Material Could Help NASA Melt Moon Rocks, Harness Lunar Resources.
Podľa NASA vznikol materiál počas výskumu, do ktorého sa zapojili Dr. Kevin Yu a Dr. Jamesa Stokes. Tím skúmal, ako rôzne látky reagujú s roztaveným simulovaným mesačným regolitem. Po zmiešaní simulovanej mesačnej pôdy so zlúčeninou scandium oxide a po zahriatí v peci sa objavila neznáma látka, ktorá sa nezhodovala s viac než miliónom položiek v databáze röntgenovej analýzy.
Výsledok je zaujímavý najmä preto, že roztavený mesačný prach je podľa Yu veľmi korozívny a dokáže rýchlo poškodiť bežné žiaruvzdorné materiály. Ak by sa na Mesiaci podarilo spracúvať miestny materiál, mohlo by to v budúcnosti pomôcť pri získavaní kovov na stavbu infraštruktúry aj kyslíka pre palivo a podporu života. NASA v tejto súvislosti hovorí o prístupe, pri ktorom by sa astronauti snažili „žiť z krajiny“ podobne, ako sa to v iných prostrediach označuje pri využívaní miestnych zdrojov.
Tím po počiatočných testoch zistil, že nový materiál sa nerozkladá príliš rýchlo v kontakte s roztavenou mesačnou pôdou a zvláda aj veľmi vysoké teploty. NASA zároveň uvádza, že by mohol byť lacnejší než drahé kovy, napríklad platinum, ktoré sa v podobných vysokoteplotných procesoch často používajú. Potenciálne využitie vidí agentúra aj v súčiastkach, ktoré by držali roztavený prach v budúcom zariadení na získavanie mesačných zdrojov.
Materiál by sa podľa NASA mohol uplatniť aj mimo lunárnych plánov. Jeho vlastnosti naznačujú využitie ako ochranný povlak pre časti prúdových motorov, ktoré pracujú pri podobne extrémnych teplotách. Výskumníci zároveň uviedli, že materiál je ľahší, menej hustý a lepšie izoluje teplo než súčasné špičkové povlaky.
Prečo je mesačný regolit taký problém
Mesačný prach a horniny nie sú len obyčajný „piesok“. V podmienkach, o ktorých NASA hovorí, ide o materiál, ktorý sa pri spracovaní môže správať ako veľmi agresívna tavenina. V praxi to znamená, že ak má technológia na Mesiaci niečo roztaviť, oddeliť alebo spracovať, musí odolať nielen teplu, ale aj chemickému pôsobeniu samotného materiálu.
Snímka zobrazuje: Two researchers wearing shiny, silver-colored protective gear including thick gloves, coats, and eyewear stand beside a furnace inside a laboratory.
Práve preto je výber vhodných materiálov kľúčový. V inžinierstve často platí, že aj dobrý návrh zariadenia zlyhá, ak jeho súčiastky nevydržia prostredie, v ktorom majú pracovať. Na Mesiaci to platí dvojnásobne, pretože opravy, výmena dielov aj dopĺňanie zásob sú oveľa zložitejšie než na Zemi.
Ako nový materiál vznikol v laboratóriu
Výskum sa začal ako štúdium toho, ako sa rôzne látky správajú v kontakte s roztaveným simulovaným mesačným prachom. Po približne šiestich mesiacoch si Yu a Stokes všimli, že po spojení simulovaného regolitu so scandium oxide a po tepelnom spracovaní vznikla nová látka.
Snímka zobrazuje: A melted tan material sits inside of a small silver-colored container. A larger glowing orange dome is propped up behind the container. Both items.
Vedci si výsledok opakovane overovali, pretože sa nezhodoval s ničím v ich röntgenovej databáze. Keďže materiál nebol predtým skúmaný, museli začať od základov: určiť chemické zloženie, pripraviť malé izolované vzorky a testovať ich správanie pri veľmi vysokých teplotách. Na prípravu použili približne osem základných oxidových zložiek, ktoré zmiešali v ethyl alcohol a následne vypaľovali pri teplote vyššej než 2 900 stupňov Fahrenheit.
Čo môže znamenať pre budúce lunárne technológie
Ak sa výsledky potvrdia a materiál sa podarí ďalej upraviť, NASA v ňom vidí kandidáta na časti zariadení, ktoré by na Mesiaci spracúvali roztavený regolit. Mohol by slúžiť napríklad na výrobu potrubí alebo nádob, v ktorých by sa roztavený materiál zhromažďoval a spracúval.
Snímka zobrazuje: From left to right: a top-down view of small beaker containing light grey powder, a small beaker containing black powder, and a jar containing bright.
V širšom zmysle ide o dôležitý krok pre koncept využívania miestnych zdrojov, ktorý je pre dlhšie misie zásadný. Čím menej materiálu treba priviezť zo Zeme, tým ľahšie sa plánujú misie a tým viac priestoru zostáva pre vedecké vybavenie, zásoby a bezpečnostné rezervy.
Hoci je motivácia lunárna, vývoj nových materiálov má často presah aj do pozemských technológií. NASA uvádza, že lepšie pochopenie materiálov môže priniesť pokrok aj v iných aplikáciách. V tomto prípade sa spomína najmä možnosť využitia v letectve, kde sú niektoré komponenty vystavené podobne extrémnym teplotám.
Snímka zobrazuje: Two researchers pose for a portrait inside a laboratory at NASA Glenn. The researcher on the left is wearing a long grey sweater, silver protective.
Takýto výskum je typický pre materiálové inžinierstvo: riešenie jedného náročného prostredia často odhalí vlastnosti, ktoré sa dajú využiť aj inde. To je jeden z dôvodov, prečo sa podobné projekty sledujú nielen ako súčasť vesmírneho programu, ale aj ako zdroj poznatkov pre priemysel.
Čo zostáva otvorené
NASA zatiaľ hovorí o počiatočných testoch. Vedci chcú materiál ďalej upravovať, čistiť a znižovať jeho cenu, aby bol praktickejší na výrobu. To je dôležité, pretože aj veľmi sľubný materiál musí byť nielen odolný, ale aj dostatočne dostupný a spracovateľný.
Snímka zobrazuje: New Material Could Help NASA Melt Moon Rocks, Harness Lunar Resources.
Otvorené zostáva aj to, ako by sa nový materiál správal v reálnych podmienkach na Mesiaci, nie iba v laboratórnych simuláciách. Práve preto je tento výsledok zatiaľ najmä sľubným začiatkom, nie hotovým riešením. Ukazuje však, že pri budúcich lunárnych technológiách môže rozhodovať aj taká zdanlivo nenápadná vec, ako je zloženie materiálu, z ktorého je vyrobená jedna súčiastka.
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 aktívny
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.
