Araştırmacılar aydaki zemin koşullarını modelliyor ve test ediyor

1967’den 1972’ye kadar Amerikan uzay ajansı NASA, aya bir dizi uzay görevi gerçekleştirdi. Yaklaşık 400 kilogram toprak örneği Dünya’ya geri taşındı. NGI—Norveç Jeoteknik Enstitüsü, insanlar ay yüzeyi için yapılar tasarlamaya başladığında ay topraklarının nasıl davranacağını incelemek için Apollo keşif gezilerinden 10.000 ay parçacığının CT taramalarını kullanıyor.

Yakın gelecekte, NASA’nın Artemis misyonları, 50 yıl sonra ilk kez insanları tekrar aya göndermeyi planlıyor. Bu kez, astronotlar potansiyel olarak Ay’da uzun süre çalışacak ve yaşayacaklar. Ama ayda yaşanabilir bir üs nasıl inşa edilir? Ay’daki zemin hangi kuvvetlere dayanabilir? Ve Ay’daki koşullar göz önüne alındığında, bir Ay toprağı tanesi gibi malzemeler nasıl davranır?

“Dünyadaki jeotekniğe paralel olan selenoteknik, regolit olarak da adlandırılan Ay topraklarının nasıl davrandığının incelenmesidir. Ay topraklarının mukavemeti ve tane şekli gibi temel davranışlarını anlamak, zemin hakkında gerçekçi ve doğru bilgiler elde etmek için kritik öneme sahiptir. Kıdemli bir jeofizikçi ve baş araştırmacı olan Dylan Mikesell, NGI’da artık ay topraklarının temel özellikleri hakkında güncellenmiş bir bilgi tabanı oluşturuyoruz” diyor.

NGI’nin şu anda Ay’a ait malzeme özellikleri hakkında geliştirmekte olduğu güncellenmiş bilgi tabanı, gelecekteki uzay görevlerine hazırlıkta ve altyapı inşa edecek veya robotik gezici gibi ekipman teslim edecek aktörler için önemli olacaktır.

Ay tozu ve aşırı sıcaklıklar

Neil Armstrong, 21 Temmuz 1969’da insanlığın aya ilk adımlarını attığında, kendisini ve diğerlerini Apollo 11 görevinde neyin karşılayacağı hakkında çok az şey biliyordu. Uzay aracından indiğinde, regolith denilen şeyle kaplı bir manzara buldu. Toz, daha büyük parçacıklar ve parçalardan oluşan bu ay toprağının kalınlığı 10 metreye kadar çıkabiliyor. Ay’da atmosfer yoktur ve Dünya’ya kıyasla çok düşük yerçekimi vardır. Ve mevcut olan az miktarda su, bu toprak parçacıkları arasında donmuş halde buz şeklinde bulunur.

Hareket halindeki rüzgar ve su olmadan hiçbir şey Dünya’daki gibi jeolojik malzemelerin keskin kenarlarını aşındırmaz. Bu nedenle ayda, bir ay toprağı tanesi jilet gibi keskin olabilir ve uzay giysileri gibi ekipmanlar için tehlikeli olabilir. Buna, Ay’daki sıcaklık farklılıklarının aşırı olduğu ve eksi 130° ile 120°C’nin üzerinde değişebileceği gerçeğini ekleyin. Güneş radyasyonu Dünya yüzeyinden 200 kat daha fazla olabilir ve atmosferdeki parçacıklar yeryüzünün üzerine yağar çünkü Ay, Dünya’nın aksine koruyucu bir manyetik alana sahip değildir.

Ay’daki zeminin Dünya’dan nasıl farklı olduğunu gösteren başka bir örnek, Ay’daki statik elektriğin iki toprak parçasını bir arada tutmaya nasıl yardımcı olduğudur. Burada Dünya’da su, parçacık uyumunda baskın bir role sahiptir. Bu fark, toprak yığınının gücünü etkiler.

Aydaki koşulları taklit etmek

“Sonuçta, ay jeoteknik mühendisleri olarak çalışmak için aya seyahat edemeyiz. Ancak NGI’da Dünya’daki zemin koşulları için gelişmiş test yöntemlerimiz var. Ay’daki zemin koşullarını analiz ederken bunları bir başlangıç ​​noktası olarak kullanıyoruz. ,” diyor NGI’da kıdemli bir araştırmacı olan Luke Griffiths.

Apollo keşif gezilerinden 10.000 parçacık CT taramasından geçirildi ve veriler NGI’ye gönderildi. Burada, ay parçacıkları CT taramalarından çıkarılır ve 3 boyutlu taneciklerin bir kataloğunu oluşturmak için kullanılır. Bilgisayar simülasyon modelleri daha sonra NGI’nin Dünya için laboratuvar testleriyle kalibre edilebilir. Ancak, malzeme özelliklerinin belirlenebilmesi ve test edilebilmesi için Ay’daki özel koşulları (azaltılmış yerçekimi gibi) nasıl yeniden oluşturabiliriz?

“Laboratuvarımızda aletleri olabildiğince alçağa iterek, yerin beş metre altındaki Ay’ın koşullarını taklit edebiliyoruz. Ancak aletleri, ayın yüzeyini taklit edecek kadar alçağa itemiyoruz. NGI’da doktora sonrası araştırmacı olan Alex X. Jerves, “Bu nedenle, bu bilgi boşluğu bilgisayar simülasyonu kullanılarak modellenmelidir. Ay’da deneyler yapmaya başlayana kadar tek yol bu” diyor.

Dünya’dan Ay’a olan mesafe 384.400 kilometredir. İnsanlar Ay’da uzun süre yaşayacak ve çalışacaksa, su ve enerji gibi tüm hayati kaynakları Dünya’dan Ay’a taşımak mümkün olmayacaktır.

Ay’da bulunan kaynaklar ve bunların en iyi nasıl kullanılabileceği hakkındaki bilgi bu nedenle önemlidir – Yerinde Kaynak Kullanımı veya ISRU olarak adlandırılır. Örneğin, Ay’da güneş enerji kaynağı olarak nasıl kullanılacak? Ay’ın manzarası ve regolith, dağlar ve kayalarda bulunan metaller ve mineraller hakkında hangi bilgilere sahibiz? Ayın kaynaklarından yararlanmak için nerede daha fazla bilgiye ihtiyacımız var? Ve Norveç uzmanlığı bu zorlukların çözümüne ne ölçüde katkıda bulunabilir?

“Avrupa Uzay Ajansı, 2030’a yönelik stratejisinde, Avrupa bilgi topluluklarını ve endüstrisini önemli ISRU teknolojisinin geliştirilmesinde öncü bir rol almaya çağırıyor. Norveç Uzay Ajansı adına NGI, Norveçli aktörlerin katkıda bulunabileceği ISRU içindeki uzmanlığın haritasını çıkardı. ve hem araştırma ve geliştirmede hem de ticari olarak daha fazla geliştirin,” diyor NGI’da kıdemli araştırmacı Sean Salazar.

Çalışma, Norveç’in enerji ve madencilik endüstrilerinden doğal kaynakları toplama, işleme ve depolama konusunda geniş deneyime sahip olduğu ve keşif sensörlerinden enerji reaktörü geliştirmelerine ve uydu fırlatmalarına kadar çeşitli teknolojik alanlardaki özel katkılarla birleştiği sonucuna varmıştır.

Salazar, “Norveç, ayın kaynaklarının nasıl en üst düzeye çıkarılacağı konusunda gelecekteki gelişmelere katkıda bulunmak için mükemmel bir konumdadır” diyor.