Jak zbadać grunt na Księżycu? ESA testuje kluczową technologię dla przyszłych baz
Zanim powstaną budynki, drogi czy lądowiska, inżynierowie muszą dokładnie poznać grunt, na którym będą one stać. Ta zasada obowiązuje na Ziemi od dekad i w równym stopniu dotyczy przyszłej infrastruktury na Księżycu. Problem w tym, że o właściwościach księżycowego gruntu wiemy zaskakująco niewiele, a dostępne narzędzia pomiarowe nigdy nie były kalibrowane pod kątem ekstremalnych warunków panujących poza Ziemią.
Odpowiedzią na to wyzwanie jest nowy projekt Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) w ramach programu Discovery, realizowany przez Norweski Instytut Geotechniczny (NGI). Naukowcy zaprojektowali specjalistyczną komorę kalibracyjną, która umożliwi precyzyjne testowanie instrumentów do badań penetracji stożkowej w warunkach zbliżonych do księżycowych. To kluczowy krok w stronę bezpiecznej budowy infrastruktury na Księżycu i dalej, w przestrzeni kosmicznej.
Badanie penetracji stożkowej (CPT) to standardowa metoda geotechniczna stosowana na Ziemi przed rozpoczęciem wykopów i budowy. Polega na wbijaniu w grunt stożkowego penetrometru, który mierzy opór podłoża, dostarczając danych o jego wytrzymałości, sztywności i spójności.
– Aby budować na Księżycu, musimy wiedzieć, jak tworzyć solidną infrastrukturę. Dobra znajomość właściwości gruntu jest absolutnie kluczowa. Musimy rozumieć, z jakim materiałem mamy do czynienia i jak będzie on reagował na obciążenia – podkreśla Dylan Mikesell, starszy specjalista NGI i kierownik projektu.
Precyzja takich pomiarów zależy jednak od odpowiedniej kalibracji urządzeń. Dotychczasowe komory kalibracyjne nie są przystosowane ani do warunków pozaziemskich, ani do symulantów gruntu księżycowego. To poważna luka technologiczna, zwłaszcza że większość dostępnych danych pochodzi z misji Apollo, które badały jedynie okolice równika Księżyca.
Tymczasem przyszłe misje i stała infrastruktura mają koncentrować się w rejonach biegunowych, gdzie warunki środowiskowe i właściwości gruntu mogą znacząco się różnić.
– Już misja Apollo 15 pokazała rozbieżności między obserwacjami terenowymi a symulacjami laboratoryjnymi. Jeśli chcemy projektować bezpieczne konstrukcje, musimy umieć przełożyć wyniki testów ziemskich na realne warunki panujące na powierzchni Księżyca – zauważa Mikesell.
Projekt zatytułowany „Komora kalibracyjna z kontrolowanym środowiskiem do testów CPT na glebach pozaziemskich” odpowiada właśnie na tę potrzebę. Nowa komora umożliwia laboratoryjne testowanie symulantów gleby księżycowej w warunkach próżni i ekstremalnych temperatur, charakterystycznych dla Księżyca. NGI opracowało system we współpracy z firmą APVacuum, odpowiedzialną za rozwiązania próżniowe i chłodzące.
Co istotne, system zaprojektowano modułowo tak, aby w przyszłości można było integrować inne narzędzia geotechniczne, czujniki i systemy akwizycji danych, poszerzając zakres badań.
– Dzięki temu projektowi NGI stworzyło fundament pod wiarygodne dane geotechniczne dotyczące Księżyca. Zanim zaczniemy budować, musimy zrozumieć grunt. A zanim go zrozumiemy, potrzebujemy instrumentów, którym możemy zaufać. Ta komora nam to umożliwia – podsumowuje Moritz Fontaine, kierownik ds. odkryć i przygotowań oraz lider projektu po stronie ESA.
Źródło: ESA
Czytaj też: Laserowa autostrada danych na orbicie. TeraWave ma połączyć świat z prędkością terabitów
Grafika tytułowa: Andrew Hughes / Unsplash
