Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, wynalazek zacznie swoją misję na Księżycu za nieco ponad 2 lata. Za całym przedsięwzięciem stoi techologiczna firma z Dubaju. Jej kierownictwo ogłosiło wieloetapowy międzynarodowy konkurs, w którego szranki stanęło ponad 400 ekip z całego świata. Kiedy pod koniec maja ogłoszono wyniki, okazało się, że zwyciężył projekt przygotowany przez dziesięcioosobową ekipę młodych naukowców z Krakowa. Obecnie zespół, którego liderem jest Filip Wylęgała, gromadzi środki na wykonanie i testowanie urządzenia, które w 2025 r. znajdzie się na rakiecie lecącej w stronę Srebrnego Globu.

Zwycięski sześcian

Konkurs pod nazwą „Experiment on the Moon: Lunar Payload Mission” ogłosiła firma Orbital Space. Przedsiębiorstwo to należy do wiodących firm prywatnych, które zajmują się badaniem i rozwojem technologii kosmicznych.

Obecnie głównym celem Orbital Space jest przygotowanie pierwszej prywatnej misji na Księżyc zapoczątkowanej przez kraje arabskie. A dzięki studenckiemu projektowi „Lunaris” będzie to jednocześnie pierwsza misja, w której znajdzie się ładunek skonstruowany przez polską drużynę.

– „Lunaris” to kapsuła, która po wylądowaniu na Księżycu przeprowadzi jego badanie – mówi Niedzieli Julia Piekarska, rzecznik prasowy zespołu badawczego Akademii Górniczo-Hutniczej. Podaje dane techniczne: – Cała konstrukcja ma formę sześcianu. Waży mniej niż 200 g i ma wymiary 10 x 10 cm.

Brzmi prosto, ale oczywiście, takie nie jest. Po pierwsze, wynalazek musi być odporny na działanie temperatury: wysokiej i bardzo niskiej. Po drugie, musi być odporny na promieniowanie kosmiczne. Po trzecie i najważniejsze, „Lunaris” musi być odporny na pył księżycowy, który będzie przedmiotem badania.

Ostry i...

Projekt zakłada, że konstrukcja urządzenia ma umożliwić kontakt kilku rodzajów materiałów i powłok produkowanych na Ziemi z regolitem, czyli luźną warstwą skały księżycowej. Eksperci są zgodni, że mówimy tu o wyzwaniu, bez rozwiązania którego nie będzie mowy o długotrwałych misjach na glob oddalony od Ziemi o ponad 384 tys. km. Dlaczego?

– Cząsteczki regolitu mają ostry kształt. Jest to spowodowane brakiem atmosfery i wiatru na Księżycu. Właściwości te w interesującym nas kontekście misji księżycowych mogą stanowić trudność w przetwarzaniu i przenoszeniu szybko ścierających się elementów maszyn przemysłu księżycowego. Dlatego ważne jest znalezienie materiałów najbardziej odpornych na jego oddziaływanie – tłumaczy nasza rozmówczyni.

Zrozumienie właściwości regolitu jest kluczowe również dla planów koncepcji założenia habitatu na Srebrnym Globie i utrzymania tam stałej obecności człowieka.

A propos habitatu, przypomnijmy o innym polskim sukcesie. W 2021 r. zespół studentów z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu zdobył 4. miejsce w światowym konkursie stowarzyszenia Moon Society z siedzibą w USA za projekt habitatu księżycowego, który będzie możliwy do wybudowania w ciągu najbliższej dekady i pomieści dwie-trzy załogi jednocześnie.

Wracając do regolitu, to choć sprawia on kłopoty ziemskim maszynom, ma też ogromny potencjał. – Może być wykorzystywany np. w budowie struktur na Księżycu czy produkcji paliwa rakietowego – wyjaśnia Julia Piekarska. Ale żeby regolit tak wykorzystywać, najpierw trzeba będzie lepiej go poznać. A co o nim wiemy już dzisiaj?

...elektrostatyczny pył

Od początków eksploracji Księżyca dają o sobie znać szczególne właściwości księżycowego pyłu. Jest on bardzo trudny we współpracy z różnymi materiałami. A to dlatego, że ma także naładowane elektrostatycznie cząstki. Cecha ta sprawia, że pył przykleja się do powierzchni urządzeń, łazików czy skafandrów astronautów.

Powyższy problem jako pierwsi zaobserwowali uczestnicy misji Apollo. Załogi misji z 1969 r. wspominały o trudnościach z usunięciem regolitu, który przylegał do powierzchni ich skafandrów. Wyniki kolejnych badań pokazały charakterystyczne właściwości księżycowego pyłu.

Regolit ma ciemną barwę i wysoką zawartość żelaza metalicznego. Może się unosić nad powierzchnią gruntu jako mgiełka i pozostawać w takiej postaci przez długi czas. Intrygujące jest też to, że obecność pyłu została stwierdzona na wysokościach dochodzących do 100 km nad powierzchnią Srebrnego Globu.

Adhezja, czyli wspomniane wcześniej przylepianie się pyłu do różnych powierzchni, jest tak silna, że usunięcie go staje się nie lada wyczynem. Ponadto regolit ma silne właściwości ścierne, czyli abrazyjne. Oznacza to, że kiedy pył przylgnie np. do poruszających się po powierzchni Księżyca maszyn czy ich części optycznych, może spowodować ich zatarcia, a nawet szybkie uszkodzenie. Kolejną cechą regolitu jest wysoka aktywność chemiczna, działająca jako katalizator reakcji.

– Eksperyment „Lunaris” ma na celu zbadanie parametrów fizycznych regolitu, przez analizę interakcji z wybranymi materiałami, które mogą być kluczowe dla dalszej eksploracji kosmosu – podkreśla Julia Piekarska.

Badanie pozwoli na ustalenie, jakie materiały nadają się do stosowania w księżycowym środowisku. Wiedza ta będzie miała kluczowe znaczenie dla dalszej eksploracji Srebrnego Globu. Może zostać wykorzystana np. przy budowie narzędzi, urządzeń i elementów konstrukcji stosowanych podczas misji, a także przy projektowaniu skafandrów astronautów oraz kabli i złącz używanych w lądownikach, łazikach itd.

Hołd dla mistrza SF

Nazwa projektu „Lunaris” jest kompilacją łacińskiej nazwy Księżyca i tytułu głośnej książki Stanisława Lema Solaris. O „Lunaris” też będzie głośno, bo jeśli wszystkie terminy zostaną dotrzymane, to projekt może być pierwszym realizowanym na powierzchni naturalnego satelity Ziemi.

Zespół młodych naukowców z Krakowa ma nadzieję, że jego wynalazek nie tylko wniesie znaczący wkład w rozwój kosmicznych technologii, ale także poszerzy naszą wiedzę oraz pomoże w pozyskiwaniu rzadkich pierwiastków.

– Badania regolitu mogą nam powiedzieć dużo na temat geologicznej historii Księżyca. Można z niego również pozyskiwać surowce, ponieważ zawiera cenne minerały, takie jak hel, platyna, złoto czy izotopy wodoru – zaznacza rzecznik prasowy grupy badawczej.

W przyszłości regolit może być pozyskiwany po to, aby rozdzielać z niego wodę i tlen, co jest niezbędne do dalszej eksploracji kosmosu. Jeśli tak się stanie, to księżycową skałę trzeba będzie wydobywać i przerabiać. Wówczas wiedza dostarczona dzięki pracy krakowskich studentów będzie niezwykle cenna, o ile nie kluczowa.

Wypada zatem kibicować młodym polskim badaczom, by „Lunaris” otworzyło drogę ku dalszej eksploracji kosmosu.