Højhastighedsstøv fra månen kan skygge fremtiden for menneskelige missioner til Månen

Landing af mennesker på Månen er noget rod – en lektion, som Apollo-astronauterne lærte på den hårde måde. Når man bruger en raketmotor til at sænke et stort rumfartøj ned til måneoverfladen, bliver der sparket en hel masse hurtigt bevægeligt støv op, som kan bevæge sig vidt omkring og kan ramme og endda beskadige rumfartøjer på og omkring Månen. Det er et problem, som nogle ingeniører mener, at vi skal tage fat på nu, især hvis vi ønsker at lande flere mennesker på Månen i løbet af det næste årti.

Rumfartseksperter kan takke Månens unikke miljø for denne støvede eftervirkning. Vores nabo til Månen er ca. en fjerdedel af Jordens størrelse, og den har en sjettedel af tyngdekraften i forhold til vores planet. Den mangler også en atmosfære, hvilket gør det nemt for små genstande at sejle over overfladen i et stykke tid, før de kommer ned igen. Så hvis man retter en raketmotor mod Månen i længere tid – hvilket man typisk er nødt til at gøre for at sænke noget ned til overfladen – kan den let accelerere måneskidt til hastigheder på tusindvis af meter i sekundet og sende det hundredvis af kilometer væk.

Den håndfuld Apollo-landinger, der blev gennemført i 1960’erne og 70’erne, var ikke kraftige eller hyppige nok til at skabe panik over dette opspyede støv. Men nu ønsker NASA at tage tilbage til Månen, denne gang for at blive. At opretholde en længerevarende menneskelig tilstedeværelse på månens overflade vil kræve mange landinger – for at transportere mennesker, fragt, habitater og andet til månen. Uden større infrastrukturændringer vil det øge muligheden for at sparke støv op, som kan beskadige rumfartøjer omkring Månen, de historiske Apollo-steder eller endda den Månebase, som NASA ønsker at opbygge og vedligeholde. Det kan også føre til spændinger mellem nationer, der har rumfartøjer i nærheden af hinanden.

“Der er potentiale for alvorlige internationale konflikter på grund af dette,” siger Phil Metzger, en planetarisk fysiker ved University of Central Florida, som tidligere arbejdede for NASA, der studerede virkningerne af raketsprængninger på planetariske legemer.

Månestøv viste sig at være lidt af et mareridt for Apollo-astronauterne. For det første klæbede det sig til alt. Astronauterne fik støv ud over hele deres dragter, hvilket nedbrød materialet med tiden. Partiklerne ødelagde også en masse af det udstyr, som astronauterne brugte, herunder kameraer, radiatorer, knapper og meget andet. Og det støv, der blev blæst ud under nedstigningen til månens overflade, gjorde det svært for astronauterne at se, hvor de var på vej hen. “Jeg tror nok, at en af de mest irriterende og begrænsende facetter af udforskningen af måneoverfladen er støvet og dets vedhæftning til alt, uanset hvilket materiale det er, uanset om det er hud, dragtmateriale, metal, uanset hvad det er”, sagde Apollo 17-astronaut Gene Cernan under en debriefing efter missionen i 1973. Det vil være et stort problem for fremtidige måneudforskningsmissioner at håndtere dette snavs – især hvis vi ønsker at placere boliger deroppe.

Selv før folk træder ud af døren til en månelandingsfartøj, vil støvet være et problem, lige fra det øjeblik landingsmotoren tændes. Hvis man her på Jorden rettede en raketmotor mod en masse støv, grus og sten, ville den tykke atmosfære af luft, der omgiver vores planet, bremse de mindre partikler først, mens de større partikler ville skære igennem vindmodstanden og tilbagelægge de længste afstande. På Månen er det modsatte tilfældet. Der er ingen luft omkring månens overflade, kun vakuum. Så hvis en flok partikler blev sat op til høje hastigheder, ville de mindre partikler rejse hurtigst og længst, mens de større sten hurtigt ville blive fældet af Månens svage tyngdekraft.

Det er præcis, hvad der sker, når man bruger en raketmotor til at sænke sig ned til månens overflade. Takket være det, vi har lært fra Apollo-missionerne, har ingeniører fundet ud af, at en stor landingsmaskine på størrelse med Apollo-månemodulet – der er i stand til at spytte gas ud med ca. 2.400 meter i sekundet – kan drive sten og partikler på størrelse med grus op til 10 til 100 meter i sekundet og sende dem enorme afstande (op til seks fodboldbaner væk). Men det fine støv og sand kan have en hastighed på op til 1.000 meter i sekundet, hvilket kan drive dem hundredvis af kilometer væk – eller endda sprede dem over hele Månen.

Alle maskiner, der befinder sig på disse højhastighedspartiklers vej, kan blive udsat for alvorlige sprængninger eller skader. “Det kunne ødelægge et rumfartøj i kredsløb om Månen, hvis det tilfældigvis befinder sig på det forkerte sted på det forkerte tidspunkt,” siger Metzger. Apollo 12-astronauterne oplevede denne effekt, da de landede på Månen i november 1969. De landede med vilje i nærheden af en robotsonde kaldet Surveyor 3, som NASA havde landet på Månen i 1967. Da de tog dele af sonden med sig tilbage til Jorden, fandt forskerne ud af, at Surveyor 3 var blevet grundigt sandblæst af støv fra landingen.

“Vi kan se, at partikler fra månens jordbund er trængt dybt ind i overfladen over hele Surveyor,” siger Metzger, der ledede et hold, som undersøgte dele af Surveyor 3-sonden, der kom tilbage fra Apollo 12. “Vi kan se, at malingen er revnet op.”

Problemet kan blive endnu værre, når NASA ønsker at sende mennesker tilbage til Månen, da nogle af de landingsfartøjer, der er blevet foreslået af private virksomheder som Blue Origin, Lockheed Martin og SpaceX, vil være meget større end Apollo-landingsfartøjerne. Resultatet af alle disse landingsfartøjer, der lander på Månen: endnu mere støv og store partikler, der blæses ud med højere hastigheder.

“Det bliver endnu værre,” siger Metzger. “Det vil være ting i sandstørrelse, der bliver blæst helt væk fra Månen og ind i kredsløb om Solen. Større partikler som grus vil blive spredt over længere afstande.” Logistisk set kunne det være dårlige nyheder for eventuelle fremtidige habitater, som NASA eller andre rumagenturer måtte ønske at bygge på Månen. “Hvis du lander for tæt på din forpost, kan det være som at bombardere din forpost med grus, der bevæger sig med samme hastighed som kugler,” siger Metzger.

Det er også et problem for den historiske bevarelse. Rumarkæologer er interesserede i at bevare Apollo-landingsstederne så uberørte som muligt for eventuelt at kunne studere dem i fremtiden. “Der er stadig meget at lære arkæologisk set fra disse tidlige steder,” siger Beth O’Leary, der er rumarkæolog ved New Mexico State University, til The Verge. O’Leary er for eksempel interesseret i potentielt at sammenligne teknologien i de tidlige sovjetiske robotrumfartøjer, der landede på Månen, med de tidlige amerikansk fremstillede rumfartøjer, men det kan kun lade sig gøre, hvis delene forbliver de samme, som da de landede i 1960’erne.

“Det kan man kun gøre ved at se på artefakterne fra stedet i ,” siger O’Leary. “For når man fjerner noget, kan man registrere det, man kan bevare det på et museum, men man fjerner stedets integritet.”

O’Leary er desuden ikke kun bekymret for hardwareartefakterne, men også for de elementer, som Apollo-astronauterne efterlod i jorden – især deres månefodaftryk. “Alt, hvad der er et kendetegn på Månen, risikerer virkelig at blive forstyrret af vinden eller af enhver form for erosive kræfter”, siger O’Leary. “Og den måde, som rumfartøjer i fremtiden kunne lande på, eller hvor de ville lande, ville i det væsentlige udslette dem.”

En måde at bevare alle disse køretøjer og maskiner på er at lande langt nok væk, så værdifuldt udstyr forbliver intakt. Men forskerne kender ikke den bedste minimumsafstand. I 2011 forsøgte Metzger og et hold forskere at opstille retningslinjer for, hvor langt væk fra Apollo-stederne andre enheder bør lande for at forårsage så minimal skade som muligt. Holdet nåede frem til en afstand på 2 kilometer, men Metzger siger, at tallet er arbitrært – der findes i virkeligheden ingen sikker minimumsafstand. Da landingsfartøjer har potentiale til at sprede støv globalt, afhænger det hele af, hvor meget skade der betragtes som “okay”. Månerobotter kan klare en vis mængde bombardement – faktisk falder interplanetarisk støv på Månen hele tiden – men det er uklart, hvornår skader bliver et ansvar.

“På en vis afstand vil den mængde skade, du vil forårsage, være ubetydelig i forhold til det, som naturen gør,” siger Metzger. “Men vi er ikke kloge nok til at finde ud af, hvad den afstand er.”

For at mindske risikoen for skader siger Metzger, at NASA og andre kommercielle virksomheder, der skal til Månen, alvorligt bør overveje at lave landingspladser på månens overflade, før landinger bliver rutine. Men der er også faldgruber ved denne løsning. At bringe en præfabrikeret metallandingsplads op til installation på overfladen ville kræve store mængder brændstof og enorme summer af penge. En anden mulighed er at bruge mikrobølger eller andre opvarmede værktøjer til at smelte månens jord til en flad overflade, men det kræver brug af eksperimentel teknologi.

I sidste ende vil enhver løsning med landingsplatforme kræve nye sofistikerede teknologier og kan gøre månemissioner mere komplekse og dyre. I betragtning af de i forvejen høje omkostninger ved månehjemsendelsesmissioner er det meget muligt, at NASA og andre kommercielle selskaber springer dette trin over. Derfor argumenterer Metzger for, at det er på tide, at landene når frem til en form for aftale om, at skader på deres månefartøjer vil være en meget reel mulighed.

Ud over USA’s Apollo-steder har Kina og Rusland begge sendt robotter til Månen, og andre lande, herunder Indien og Japan, har styrtet rumfartøjer ned i månens overflade. Disse fartøjer, eller deres rester, kan være i skudlinjen, uanset hvor et stort menneskeligt landingsfartøj lander. “Jeg tror, vi er nødt til at have en international aftale om, at vi alle sammen er enige om, at vi får lov til at sandblæse hinandens hardware,” siger Metzger. “Hvis vi ikke kan blive enige om det, så betyder det, at man bare ikke kan lande visse steder på Månen. Og det betyder, at lande vil kunne gøre krav på effektivt territorium.”

Der er stadig mange år til, før mennesker vil rejse til og fra Månen med jævne mellemrum, så der er stadig masser af tid til at tænke over dette, før der opstår internationale spændinger. Men hvis NASA og den private rumfartsindustri virkelig mener det alvorligt med at tage til Månen for at blive der, bliver disse organisationer nødt til at gøre sig meget fortrolige med de partikler, der dækker månens overflade. For deres køretøjer vil sprøjte månestøv ud over hele Månen, hvad enten de ønsker det eller ej.