Höghastighetsdamm från månen kan grumla framtiden för mänskliga uppdrag till månen

Det är svårt att landa människor på månen – en läxa som Apollo-astronauterna lärde sig på det hårda sättet. Att använda en raketmotor för att sänka ner en stor rymdfarkost till månens yta sparkar upp en hel del snabbt rörligt damm som kan färdas långt, och som kan träffa och till och med skada rymdfarkoster på och runt månen. Det är ett problem som vissa ingenjörer säger att vi måste ta itu med nu, särskilt om vi vill landa fler människor på månen inom det närmaste decenniet.

Rymdforskarna kan tacka månens unika miljö för denna dammiga efterverkan. Vår mångranne är ungefär en fjärdedel av jordens storlek, och den har en sjättedel av vår planets gravitation. Den saknar också en atmosfär, vilket gör det lätt för små föremål att segla över ytan under en tid innan de kommer ner igen. Så om man riktar en raketmotor mot månen under en längre tid – vilket man vanligtvis måste göra för att sänka ner något till ytan – kan den lätt accelerera månskräp till hastigheter på tusentals meter per sekund och skicka dem hundratals kilometer bort.

Den handfull Apollo-landningar som genomfördes på 1960- och 1970-talen var inte tillräckligt kraftfulla eller frekventa för att orsaka panik över detta uppsparkade damm. Men nu vill NASA åka tillbaka till månen, den här gången för att stanna. För att upprätthålla en långvarig mänsklig närvaro på månens yta kommer det att krävas många landningar – för att transportera människor, last, livsmiljöer och annat till månen. Utan några större förändringar av infrastrukturen kommer detta att öka risken för att stoft sparkas upp som kan skada rymdfarkoster runt månen, de historiska Apollo-platserna eller till och med den månbas som NASA vill bygga och underhålla. Det kan också leda till spänningar mellan nationer som har rymdfarkoster i närheten av varandra.

”Det finns potential för allvarliga internationella konflikter på grund av detta”, säger Phil Metzger, en planetarisk fysiker vid University of Central Florida som tidigare arbetade på NASA och studerade effekterna av raketsprängningar på planetariska kroppar.

Månens stoft visade sig vara lite av en mardröm för Apollo-astronauterna. För det första klamrade det sig fast vid allt. Astronauterna fick damm över hela sina dräkter, vilket försämrade materialet med tiden. Partiklarna förstörde även en hel del av den utrustning som astronauterna använde, inklusive kameror, radiatorer, knappar med mera. Och dammet som blåstes ut under nedstigningen till månytan gjorde det svårt för astronauterna att se vart de var på väg. ”Jag tror att en av de mest irriterande och begränsande aspekterna av utforskningen av månytan är dammet och dess vidhäftning till allting, oavsett vilket material det är, vare sig det är hud, dräktmaterial, metall, oavsett vad det är”, sade Apollo 17-astronauten Gene Cernan under en debriefing efter uppdraget 1973. Att hantera detta smuts kommer att bli ett stort problem för framtida utforskningsuppdrag på månen – särskilt om vi vill placera bostäder där uppe.

Även innan människor kliver ut genom dörren till en månlandare kommer dammet att vara ett problem, från och med den sekund som landningsmotorn startar. Om man här på jorden riktade en raketmotor mot en massa damm, grus och stenar skulle den tjocka luftatmosfären som omger vår planet sakta ner de mindre partiklarna först, medan de större partiklarna skulle ta sig igenom vindmotståndet och färdas längst. På månen är det tvärtom. Det finns ingen luft som omger månens yta, bara vakuum. Så om ett gäng partiklar skulle få höga hastigheter skulle de mindre partiklarna färdas snabbast och längst, medan de större stenarna snart skulle fällas av månens svaga gravitation.

Det är precis vad som händer när man använder en raketmotor för att sänka sig ner till månens yta. Tack vare vad vi har lärt oss från Apollo-uppdragen har ingenjörer upptäckt att en stor landare av ungefär samma storlek som Apollo Lunar Module – som kan spy ut gas med en hastighet på cirka 2 400 meter per sekund – kan driva stenar och partiklar i grusstorlek upp till 10-100 meter per sekund, vilket skickar dem enorma avstånd (upp till sex fotbollsplaner bort). Men det fina dammet och sanden kan ha en hastighet på upp till 1 000 meter per sekund, vilket gör att de skjuts hundratals kilometer bort – eller till och med sprids över hela månen.

Alla maskiner som befinner sig i vägen för dessa höghastighetspartiklar skulle kunna drabbas av allvarliga sprängningar eller skador. ”Det skulle kunna förstöra en rymdfarkost i omloppsbana runt månen om den råkar befinna sig på fel plats vid fel tidpunkt”, säger Metzger. Apollo 12-astronauterna såg denna effekt när de landade på månen i november 1969. De landade avsiktligt i närheten av en robotsond kallad Surveyor 3 som NASA hade landat på månen 1967. När de tog med sig delar av sonden tillbaka till jorden fann forskarna att Surveyor 3 hade blivit grundligt sandbläst av damm från landningen.

”Vi kan se att jordpartiklar från månen trängt djupt in i ytan överallt på Surveyor”, säger Metzger, som ledde en grupp som studerade delar av Surveyor 3-sonden som kom tillbaka från Apollo 12. ”Vi kan se att färgen är helt sprucken.”

Problemet kan bli ännu värre när NASA försöker skicka tillbaka människor till månen, eftersom några av de landare som har föreslagits av privata företag som Blue Origin, Lockheed Martin och SpaceX skulle vara mycket större än Apollos landare. Resultatet av att alla dessa landare landar på månen: ännu mer damm och stora partiklar som blåser ut i högre hastigheter.

”Det kommer att bli ännu värre”, säger Metzger. ”Det kommer att vara sandstora saker som blåser bort helt från månen och in i en bana runt solen. Större partiklar som grus kommer att spridas längre sträckor.” Logistiskt sett kan det vara dåliga nyheter för eventuella framtida livsmiljöer som NASA eller andra rymdorganisationer vill bygga på månen. ”Om du landar för nära din utpost kan det vara som att bomba din utpost med grus som färdas med samma hastighet som kulor”, säger Metzger.

Det är också en fråga för historiskt bevarande. Rymdarkeologer är intresserade av att hålla Apollos landningsplatser så orörda som möjligt för att eventuellt kunna studera dem i framtiden. ”Det finns fortfarande mycket att lära sig arkeologiskt från dessa tidiga platser”, säger Beth O’Leary, rymdarkeolog vid New Mexico State University, till The Verge. O’Leary är till exempel intresserad av att eventuellt jämföra tekniken i den tidiga sovjetiska robotrymdfarkosten som landade på månen med den tidiga amerikansktillverkade rymdfarkosten, men det kan bara göras om delarna förblir desamma som när de landade på 1960-talet.

”Du kan bara göra det genom att titta på artefakterna på platsen i ,” säger O’Leary. ”För när man tar bort något kan man registrera det, man kan bevara det i ett museum, men man tar bort platsens integritet.”

O’Leary är dessutom inte bara bekymrad över hårdvaruartefakter, utan även över de funktioner som Apollo-astronauterna lämnade efter sig i marken – framför allt deras månfotspår. ”Allt som är ett inslag på månen riskerar verkligen att störas av vind, av alla typer av erosionskrafter”, säger O’Leary. ”Och det sätt på vilket rymdfarkoster i framtiden skulle kunna landa, eller var de skulle landa, skulle i princip utplåna dem.”

Ett sätt att bevara alla dessa fordon och maskiner är att landa tillräckligt långt bort så att värdefull utrustning förblir intakt. Men forskarna vet inte vilket minsta avstånd som är bäst. År 2011 försökte Metzger och ett forskarlag ta fram riktlinjer för hur långt bort från Apollostationerna andra enheter bör landa för att orsaka så liten skada som möjligt. Teamet kom fram till ett avstånd på 2 kilometer, men Metzger säger att siffran är godtycklig – det finns egentligen inget minsta säkert avstånd. Eftersom landare har potential att sprida damm globalt beror allt på hur mycket skada som anses vara ”okej”. Månrobotar kan hantera en viss mängd bombardemang – i själva verket faller interplanetärt damm på månen hela tiden – men det är oklart när skadan blir ett ansvar.

”På ett visst avstånd skulle mängden skada du kommer att orsaka vara försumbar jämfört med vad naturen gör”, säger Metzger. ”Men vi är inte tillräckligt smarta för att ta reda på vilket avstånd det är.”

För att minska risken för skador säger Metzger att NASA och andra kommersiella företag som är på väg till månen måste allvarligt överväga att bygga landningsplattor på månytan innan landningar blir rutin. Men det finns också fallgropar i den lösningen. Att ta upp en prefabricerad landningsbana av metall för att installera den på ytan skulle kräva enorma mängder bränsle och enorma summor pengar. Ett annat alternativ är att använda mikrovågor eller andra uppvärmda verktyg för att smälta månjorden till en plan yta, men det kräver användning av experimentell teknik.

I slutändan kommer alla alternativ för landningsplattformar att kräva ny sofistikerad teknik och kan göra månuppdragen mer komplexa och dyra. Med tanke på de redan höga kostnaderna för återvändande uppdrag på månen är det mycket möjligt att NASA och andra kommersiella företag hoppar över detta steg. Därför menar Metzger att det är dags för länderna att komma överens om att skador på deras rymdfarkoster på månen kommer att vara en mycket reell möjlighet.

Förutom USA:s Apollo-anläggningar har både Kina och Ryssland skickat robotar till månen, och andra länder, bland annat Indien och Japan, har kraschat rymdfarkoster på månens yta. Dessa farkoster, eller deras kvarlevor, kan befinna sig i skottlinjen oavsett var en stor mänsklig landare landar. ”Jag tror att vi måste ha ett internationellt avtal om att vi alla är överens om att vi ska få lov att sandbläsa varandras hårdvara”, säger Metzger. ”Om vi inte kan komma överens om det betyder det att man helt enkelt inte kan landa på vissa ställen på månen. Och det betyder att länder kommer att kunna göra anspråk på effektivt territorium.”

Det är fortfarande många år kvar innan människor kommer att resa till och från månen med jämna mellanrum, så det finns fortfarande gott om tid att tänka på detta innan internationella spänningar uppstår. Men om NASA och den privata rymdindustrin verkligen menar allvar med att åka till månen för att stanna där, måste dessa organisationer bli mycket bekanta med de partiklar som täcker månens yta. För deras fordon kommer att spruta ut måndamm över hela månen, vare sig de vill eller inte.

.