Nei prossimi anni, la NASA tornerà sulla Luna per la prima volta dall'era dell'Apollo. Piuttosto che essere un'operazione di "impronte e bandiere", il Progetto Artemis vuole essere il primo passo per creare una presenza umana sostenibile sulla Luna. Naturalmente, questo presenta una serie di sfide, non ultima quella relativa alla regolite lunare (alias moondust). Per questo motivo, la NASA sta studiando strategie per mitigare questa minaccia.
Come può attestare Robert A. Heinlein, la Luna è un'amante severa! Sperimenta estremi intervalli di temperatura superficiale, che vanno da massimi di 117 ° C (242 ° F) a minimi di -173 ° C (-279 ° F). Non c'è nemmeno atmosfera e nessun campo magnetico protettivo di cui parlare, il che significa che gli astronauti saranno esposti a un'intensa quantità di radiazioni sulla Luna - tra 110 e 380 mSv all'anno, rispetto a una media di 2,4 mSv sulla Terra.
Tuttavia, la moondust è particolarmente problematica a causa del modo in cui è di forma irregolare e affilatissima. Questa polvere è stata formata da milioni di anni di impatti meteorici che hanno fuso il materiale silicato e creato piccoli frammenti di vetro e frammenti minerali. A peggiorare le cose, aderisce a quasi tutto ciò che tocca, comprese le tute spaziali (come certamente hanno notato gli astronauti dell'Apollo).
Ciò è dovuto non solo al fatto che le particelle di polvere hanno bordi frastagliati, ma anche a causa della loro carica elettrostatica. Sul lato giorno della Luna, la radiazione ultravioletta del Sole provoca la perdita di elettroni da parte degli strati superiori di polvere, dandogli una carica netta positiva. Intorno ai poli e al lato oscuro, il plasma solare fa sì che la regolite raccolga elettroni, dandogli una carica negativa netta.
Di conseguenza, questa polvere non solo rappresenta una minaccia significativa per i macchinari che hanno parti in movimento (come i radiatori), ma può anche interferire con l'elettronica accumulando cariche elettrostatiche. Per ovviare a questo, i ricercatori della NASA hanno sviluppato un rivestimento avanzato che potrebbe essere utilizzato su qualsiasi cosa, dalla ISS, ai veicoli spaziali, ai satelliti e alle tute spaziali.
Il rivestimento è stato sviluppato dai tecnologi di Goddard Vivek Dwivedi e Mark Hasegawa nell'ambito del programma Dynamic Response of the Environments at Asteroids, the Moon and Moons of Mars (DREAM2) della NASA. Il rivestimento è costituito da strati atomici di ossido di titanio, che viene applicato su pigmenti secchi di vernici usando un metodo noto come tecnologia avanzata chiamata deposizione di strati atomici.
Questo processo, che viene regolarmente utilizzato per scopi industriali, prevede il posizionamento di un substrato (in questo caso, ossido di titanio) all'interno di una camera del reattore e la pulsazione di diversi tipi di gas per creare strati che non sono più spessi di un singolo atomo. Inizialmente, questo rivestimento aveva lo scopo di proteggere l'elettronica dei veicoli spaziali mentre volavano attraverso le nuvole di plasma conduttivo nella magnetosfera terrestre - anche il risultato del vento solare.
Per testare il rivestimento, Dwivedi e il suo team hanno preparato un pallet di esperimento coperto con wafer rivestiti, che sono attualmente esposti al plasma a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Combinato con ciò che sappiamo della polvere lunare, questo rivestimento potrebbe significare la differenza tra successo e fallimento futuri, non solo con Artemis, ma con i suoi piani a lungo termine. Come ha detto Farrell:
"Abbiamo condotto una serie di studi che studiano la polvere lunare. Un risultato chiave è rendere la pelle esterna delle tute spaziali e di altri sistemi umani conduttiva o dissipativa. In effetti, abbiamo requisiti di conducibilità severi sui veicoli spaziali dovuti al plasma. Le stesse idee si applicano alle tute spaziali. Un obiettivo futuro è che la tecnologia produca materiali conduttivi per la pelle, e questo è attualmente in fase di sviluppo. "
Guardando al futuro, Farrell, Dwivedi e i loro colleghi hanno in programma di migliorare ulteriormente le loro capacità di deposizione di strati atomici. Ciò richiederà un reattore più grande per aumentare la resa del pigmento mitigatore, che intendono costruire. Una volta completato, il passaggio successivo prevede il test del pigmento su tute spaziali.
"Costruire un sistema di deposizione di strati atomici di grande volume per creare kit in grado di rivestire ampie aree di superficie, come le superfici del rover, per i test può ulteriormente beneficiare delle tecnologie per l'esplorazione lunare", ha affermato Farrell. Questo è certamente vero considerando il desiderio della NASA di lavorare con partner internazionali per stabilire un avamposto permanente attorno alla regione polare meridionale della Luna.
