Holdportalanítás
(Rovat: Távoli világok kutatói, Az Apollo holdprogram , Artemis - 2023.04.12 08:15.)

A jövőben esetleg a Holdon dolgozó űrhajósok és eszközeik számára kihívást jelent az agresszív holdpor. Folyékony nitrogén spray-vel megszabadulhatnak a portól.

A kísérleteket a Washington Állami Egyetem kutatói és diákjai végezték. Vákuumban a nitrogénpermet ráfújásával az űrruháról a szimulált holdpor több mint 98%-át sikerült eltávolítani, anélkül, hogy az eljárás komolyabb kárt okozott volna a szkafanderben, ami bármely más, eddig kipróbált eljárásnál jobb eredmény. A kutatók munkájukról az Acta Astronautica folyóiratban számoltak be.

A Jupiter felé tartó Galileo-űrszonda 1992. december 7-én készített felvétele a Holdról. (Kép: NASA / JPL / USGS)

A holdpor káros hatásai már többnyire ismertek. Mindenhez hozzátapad, mert elektrosztatikusan feltöltődik, mindenhová bejut, nagyon apró, de éles szélű, az üvegszálhoz hasonló fizikai tulajdonságokkal rendelkező szemcséi erősen koptatják az egymáson elmozduló felületeket, a vékony porréteg mindent beborít, és nagyon nehéz megszabadulni tőle. Az Apollo-program holdraszállásai során utóbbi feladatot kefékkel próbálták megoldani, de az eljárás nem bizonyult különösebben hatékonynak. A porszemcsék nemcsak a mechanikus berendezésekbe és az elektronikus eszközökbe jutnak be, hanem a szkafanderekbe is, ahol a por tönkreteszi a tömítéseket, használhatatlanná téve a drága űrruhát. Az elkerülhetetlenül az űreszközök belső terébe jutó, és ott az űrhajósok által belélegzett szemcsék miatt az Apollo-űrhajósok „holdi szénanáthától” szenvedtek, ami csak átmeneti kellemetlenség, de a kutatók attól tartanak, hogy hosszabb ideig tartó kitettség esetén a tünetek súlyosbodhatnak, és akár a szilikózishoz hasonló káros elváltozások alakulhatnak ki a tüdőben.

Folyékony nitrogénnel keltett, a holdport szimuláló anyagra eső krioklasztikus gázáram. (Kép: Washington State University)

Az amerikai kutatók a szkafanderek pormentesítésére kidolgozott új eljárásukban a Leidenfrost-hatást (Leidenfrost-jelenséget) használták. (Egy folyadékcseppet a forráspontjánál jelentősen melegebb környezetben gőzréteg vesz körül, amely hőszigetelőként viselkedve lassítja a folyadékcsepp forráspontra hevülését, és így annak elpárolgását. Ennek következtében a folyadékcsepp viszonylag hosszú ideig megmarad. Például egy forró fémlapra cseppentett vízcsepp hosszú ideig mozog, „táncol” a fémlap felszínén, mielőtt teljesen elpárolog. – Wikipédia) A kísérletekben nagyon hideg, folyékony nitrogént permeteztek a melegebb, a holdport szimuláló porral szennyezett anyagra. A nitrogén cseppjei körülvették a por szemcséit, és azok a nitrogéngőzzel tovasodródtak. A módszert normál légköri nyomáson és vákuumban egyaránt kipróbálták, és megállapították, hogy utóbbi esetben a módszer hatékonyabb.

A kísérletek alanyául szolgáló 1:6 méretarányú űrhajós bábu porral szennyezett ruhában (balra), vákuumban végzett tisztítás után (középen) és kézi, folyékony nitrogént permetező eszközzel végzett tisztítás után (jobbra). (Kép: Washington State University)

Emellett a nitrogén permetezése más módszereknél kíméletesebben bánt a szkafanderrel. Míg a ruhakefe már egyszeri használat során is károsítja a szkafander anyagát, a folyékony nitrogén ráfújása esetén csak 75 tisztítási művelet után lehetett az ismételten beszennyezett és megtisztított anyag károsodását kimutatni.

A NASA ösztöndíjával támogatott kutatás a NASA „innovatív ötletek versenyén” [Breakthrough, Innovative and Game-changing (BIG) Idea Challenge] 2021-ben díjat nyert. A továbbiakban szeretnék pontosabban megismerni a nitrogéncseppek és a porszemcsék közötti kölcsönhatás fizikai részleteit, és szeretnék az űrbeli és holdi körülményeket pontosabban szimuláló feltételek mellett folytatni a kísérleteket.

A folyékony nitrogénnel történő permetezés vákuumban a szkafanderre rakódott szimulált holdpor 98%-át eltávolítja, miközben az űrruhát csak minimális mértékben károsítja. (Kép: WSU Voiland College of Engineering and Architecture / YouTube)