A nagy sebességű holdi por elhomályosíthatja az emberes Hold-missziók jövőjét

Az emberek Holdra szállítása piszkos dolog – ezt a leckét az Apollo űrhajósok a nehezebb úton tanulták meg. Ha egy rakétahajtóművet használunk egy nagy űrhajó leeresztésére a Hold felszínére, az rengeteg gyorsan mozgó port lövell fel, amely messzire szállhat, és képes eltalálni, sőt megrongálni a Holdon és környékén lévő űrhajókat. Ez egy olyan probléma, amellyel egyes mérnökök szerint most kell foglalkoznunk, különösen, ha a következő évtizedben több embert akarunk a Holdra juttatni.

Az űrkutatók a Hold egyedülálló környezetének köszönhetik ezt a poros utóhatást. Holdszomszédunk körülbelül egynegyed akkora, mint a Föld, és a gravitációja egyhatoda a mi bolygónkénak. Nincs légköre sem, ami megkönnyíti az apró tárgyak számára, hogy egy ideig a felszín felett vitorlázzanak, mielőtt visszatérnének. Ha tehát egy rakétahajtóművet hosszabb ideig a Holdra irányítunk – amire általában azért van szükség, hogy valamit leengedjünk a felszínre -, az könnyen több ezer méter/másodperces sebességre gyorsíthatja a holdi szennyeződéseket, és több száz kilométerre küldheti őket.

Az 1960-as és 70-es években végrehajtott maroknyi Apollo-leszállás nem volt elég erős vagy gyakori ahhoz, hogy pánikot keltsen ez a felvert por. De most a NASA vissza akar menni a Holdra, ezúttal maradni. A Hold felszínén való tartós emberi jelenlét fenntartásához sok leszállásra lesz szükség – emberek, rakomány, élőhelyek és egyebek szállítására a Holdra. Jelentősebb infrastrukturális változtatások nélkül ez megnöveli annak a lehetőségét, hogy a felvert por károsíthatja a Hold körüli űrhajókat, a történelmi Apollo helyszíneket, vagy akár a NASA által építeni és fenntartani kívánt holdi bázist. Ez feszültségekhez is vezethet az egymás közelében űrhajókat üzemeltető nemzetek között.

“Komoly nemzetközi konfliktusra van kilátás emiatt” – mondja Phil Metzger, a Közép-Floridai Egyetem bolygófizikusa, aki korábban a NASA-nál dolgozott, és a rakéták robbanásainak a bolygótestekre gyakorolt hatásait tanulmányozta.

A holdi por az Apollo űrhajósok számára egyfajta rémálomnak bizonyult. Egyrészt mindenre rátapadt. Az űrhajósok öltözékét ellepte a por, ami idővel roncsolta az anyagot. A részecskék még az űrhajósok által használt felszereléseket is összemocskolták, beleértve a kamerákat, hűtőket, gombokat és egyebeket. A holdfelszínre való leereszkedés során kifújt por pedig megnehezítette az űrhajósok számára, hogy lássák, hová mennek. “Azt hiszem, a holdfelszín felderítésének talán egyik legnehezebb, legkorlátozóbb aspektusa a por és annak mindenre való tapadása, függetlenül attól, hogy milyen anyagról van szó, legyen az bőr, ruhaanyag, fém, bármi is legyen az” – mondta Gene Cernan, az Apollo 17 űrhajósa a küldetés utáni eligazításon 1973-ban. Ennek a szennyeződésnek a kezelése nagy gondot fog jelenteni a jövőbeni holdkutató küldetések során – különösen, ha élőhelyeket akarunk odafent elhelyezni.

Még mielőtt az emberek kilépnének egy holdjáró ajtaján, a por problémát fog jelenteni, attól a másodperctől kezdve, hogy a leszálló hajtómű bekapcsol. Itt a Földön, ha egy rakétahajtóművet egy halom por, kavics és szikla felé irányítanánk, a bolygónkat körülvevő sűrű légkör először a kisebb részecskéket lassítaná le, míg a nagyobb részecskék átvágnának a szél ellenállásán, és a legnagyobb távolságot tennék meg. A Holdon ez éppen fordítva van. A Hold felszínét nem veszi körül levegő, csak vákuum. Tehát ha egy csomó részecske nagy sebességre gyorsulna, a kisebb részecskék haladnának a leggyorsabban és a legnagyobb távolságokat, míg a nagyobb kődarabokat hamarosan ledöntené a Hold gyenge gravitációja.

Pontosan ez történik, ha rakétahajtóművel ereszkedünk le a Hold felszínére. Az Apollo-missziókból tanultaknak köszönhetően a mérnökök rájöttek, hogy egy nagy, körülbelül az Apollo holdkomp méretével megegyező méretű leszállóegység – amely körülbelül 2400 méter/másodperc sebességgel képes gázt kilökni – másodpercenként 10-100 méteres sebességgel képes sziklákat és kavics méretű részecskéket kilökni, óriási távolságokra (akár hat futballpályányi távolságra) küldve azokat. De a finom por és homok akár 1000 méteres másodpercenkénti sebességre is képes felgyorsulni, több száz kilométerre repítve őket – vagy akár szétterítve őket az egész Holdon.

Az ilyen nagy sebességű részecskék útjába kerülő gépek komoly robbanásokat vagy károkat szenvedhetnek. “Tönkretehet egy Hold körüli pályán keringő űrhajót, ha az véletlenül rosszkor rossz helyen van” – mondja Metzger. Az Apollo 12 űrhajósai is tapasztalták ezt a hatást, amikor 1969 novemberében leszálltak a Holdra. Szándékosan egy Surveyor 3 nevű robotszonda közelében szálltak le, amelyet a NASA 1967-ben már leszállított a Holdra. Amikor a szonda darabjait magukkal vitték a Földre, a kutatók megállapították, hogy a Surveyor 3-at a leszállásból származó por alaposan homokfúvta.

“Láthatjuk, hogy a holdi talajszemcsék mélyen behatoltak a felszínbe az egész Surveyoron” – mondja Metzger, aki egy olyan csoportot vezetett, amely az Apollo 12-ről visszatért Surveyor 3 szonda részeit tanulmányozta. “Látjuk, hogy a festék teljesen felrepedt.”

A probléma még súlyosabbá válhat, amikor a NASA embereket akar visszaküldeni a Holdra, mivel az olyan magáncégek, mint a Blue Origin, a Lockheed Martin és a SpaceX által javasolt leszállóegységek némelyike sokkal nagyobb lenne, mint az Apollo leszállóegységek. Mindezen leszállóegységek Holdra érkezésének eredménye: még több por és nagyobb részecske, amelyeket nagyobb sebességgel fúj ki a szél.”

“Ez még rosszabb lesz” – mondja Metzger. “Ez homokméretű anyag lesz, amit teljesen lefújnak a Holdról a Nap körüli pályára. A nagyobb részecskék, mint például a kavics, nagyobb távolságokra fognak szétszóródni.” Logisztikai szempontból ez rossz hír lehet a NASA vagy más űrügynökségek által a Holdon építeni kívánt jövőbeli élőhelyek számára. “Ha túl közel szállunk le az előőrsünkhöz, az olyan lehet, mintha az előőrsünket golyósebességgel terjedő kaviccsal dobálnák meg” – mondja Metzger.

Ez a történelmi megőrzés szempontjából is kérdéses. Az űrrégészek érdekeltek abban, hogy az Apollo leszállóhelyek minél érintetlenebbek maradjanak, hogy a jövőben esetleg tanulmányozhassák őket. “Régészetileg még sokat lehet tanulni ezekről a korai helyszínekről” – mondta Beth O’Leary, az Új-Mexikói Állami Egyetem űrrégésze a The Verge-nek. O’Learyt például érdekli a Holdra leszállt korai szovjet robotűrhajók technológiájának potenciális összehasonlítása a korai, amerikai gyártmányú űrhajókéval, de ez csak akkor lehetséges, ha az alkatrészek ugyanazok maradnak, mint a leszálláskor, az 1960-as években.

“Ezt csak a lelőhely leleteit vizsgálva lehetne megtenni” – mondja O’Leary. “Mert ha valamit elviszünk, azt rögzíthetjük, megőrizhetjük egy múzeumban, de elveszítjük a helyszín integritását.”

Az O’Leary nem csak a hardver leletek miatt aggódik, hanem az Apollo űrhajósok által a talajban hátrahagyott jellemzők miatt is – nevezetesen a holdi lábnyomaik miatt. “Bármi, ami a Holdon egy jellegzetesség, valóban veszélyezteti, hogy a szél vagy bármilyen eróziós erő megzavarja” – mondja O’Leary. “És az a mód, ahogyan az űrhajók a jövőben leszállnának, vagy ahol leszállnának, lényegében eltörölné ezeket.”

Az egyik módja annak, hogy megőrizzük ezeket a járműveket és gépeket, hogy elég messze szálljunk le, hogy az értékes hardverek épségben maradjanak. De a kutatók nem tudják a legjobb minimális távolságot. 2011-ben Metzger és egy kutatócsoport megpróbált irányelveket kidolgozni arra vonatkozóan, hogy milyen messze kellene más egységeknek leszállniuk az Apollo helyszínekről, hogy a lehető legkisebb kárt okozzák. A csapat a 2 kilométeres távolságban állapodott meg, de Metzger szerint ez a szám önkényes – valójában nincs minimális biztonságos távolság. Mivel a leszállóegységek képesek a port globálisan szétszórni, minden attól függ, hogy mekkora kárt tekintünk “rendben lévőnek”. A holdi robotok elbírnak bizonyos mennyiségű bombázást – sőt, a bolygóközi por folyamatosan hull a Holdra -, de nem világos, hogy a károkozás mikor válik teherré.

“Bizonyos távolságban az okozott kár elhanyagolható lenne ahhoz képest, amit a természet okoz” – mondja Metzger. “De nem vagyunk elég okosak ahhoz, hogy kitaláljuk, mi az a távolság.”

A kárveszély csökkentése érdekében Metzger szerint a NASA-nak és más, a Holdra készülő kereskedelmi cégeknek komolyan fontolóra kell venniük, hogy leszállópadokat alakítsanak ki a Hold felszínén, mielőtt a leszállások rutinszerűvé válnak. De ennek a megoldásnak is vannak buktatói. Egy előre gyártott fém leszállóhely felhozása a felszínre hatalmas mennyiségű üzemanyagot és hatalmas pénzösszegeket igényelne. Egy másik lehetőség a mikrohullámok vagy más fűtött eszközök használata, hogy a holdi talajt sík felületté olvasztják, de ehhez kísérleti technológia alkalmazása szükséges.

Végeredményben bármelyik leszállóhely-változat új, kifinomult technológiákat igényel, és a holdi küldetéseket bonyolultabbá és drágábbá teheti. Tekintettel a holdi visszatérő küldetések már most is magas költségeire, nagyon valószínű, hogy a NASA és más kereskedelmi cégek kihagyják ezt a lépést. Ezért Metzger szerint itt az ideje, hogy az országok valamiféle megállapodásra jussanak arról, hogy a holdi űrhajóik sérülése nagyon is reális lehetőség lesz.

Az Egyesült Államok Apollo-állomásokon kívül Kína és Oroszország is küldött robotokat a Holdra, és más országok, köztük India és Japán is zuhantak űrhajókkal a Hold felszínére. Ezek a járművek, vagy maradványaik a tűzvonalban lehetnek, függetlenül attól, hogy egy nagyméretű emberi leszállóegység hol landol. “Szerintem szükségünk van egy nemzetközi megállapodásra, amelyben mindannyian egyetértünk abban, hogy egymás hardverét homokba homokozhatjuk” – mondja Metzger. “Ha ebben nem tudunk megegyezni, akkor ez azt jelenti, hogy bizonyos helyekre nem lehet leszállni a Holdon. És ez azt jelenti, hogy az országok képesek lesznek tényleges területet követelni.”

Az USA még sok évre van attól, hogy az emberek rendszeresen utazhassanak a Holdra és vissza, így még bőven van idő átgondolni a dolgot, mielőtt nemzetközi feszültségek alakulnának ki. De ha a NASA és a magán űripar valóban komolyan gondolja, hogy a Holdra megy, hogy ott is maradjon, akkor ezeknek a szervezeteknek nagyon meg kell ismerkedniük a holdfelszínt borító részecskékkel. Mert az ő járműveik holdport fognak szórni az egész Holdra, akár akarják, akár nem.

összes története megtekintése