Марсіанський пил: Ровер Perseverance допомагає NASA захистити майбутніх астронавтів

Марсохід NASA Perseverance виявив, що марсіанський пил, зокрема надзвичайно дрібні частинки, може становити серйозну загрозу для здоров’я майбутніх астронавтів. Аналіз зразків матеріалів космічних скафандрів, зібраних ровером, надає цінні дані для розробки нових захисних технологій та процедур для майбутніх місій на Червону планету.

Розкриття невидимої небезпеки

Протягом понад 1600 марсіанських днів ровер Perseverance ретельно досліджував дрібні та надзвичайно дрібні частинки марсіанського пилу, які осідали на зразках матеріалів космічних скафандрів, що перевозилися на борту. Деякі з цих частинок настільки малі, що здатні проникати в легені людини та потрапляти в кровотік, що становить потенційну небезпеку для здоров’я. Результати цього дослідження, опубліковані у науковому журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, вже впливають на дизайн космічних скафандрів, життєзабезпечуючих систем та процедур очищення від пилу для майбутніх пілотованих місій NASA на Марс.

«NASA має довгу історію перетворення викликів на робочі рішення та пошуку креативних способів використання наявних даних для відповідей на запитання, які виходять за межі первинних цілей збору інформації», — зазначила Ліндсей Хейс, виконуюча обов’язки директора Відділу Планетарних Наук NASA. «Пил був викликом для досліджень поверхні ще з часів програми «Аполлон». Perseverance надає нашим інженерам та бортовим хірургам вимірювання, які вони можуть використати для покращення наших поточних розробок ще до прибуття перших американських астронавтів на Марс».

Характеристики марсіанського пилу

На відміну від місячного пилу, який був абразивним під час місій «Аполлон», марсіанський пил, округлений унаслідок зіткнень з іншими частинками, є менш шкідливим. Проте, він збагачений сіркою, хлором та залізом, а також містить більше діоксиду кремнію, ніж місячний пил. Регіональні та глобальні пилові бурі на Марсі можуть сприяти постійному циркулюванню цих частинок в атмосфері.

Ровер несе на собі п’ять зразків матеріалів космічних скафандрів. Ці зразки, розміром три чверті дюйма (20 міліметрів) кожен, є частиною калібрувальної цілі для інструменту SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals), розташованого на роботизованій руці Perseverance. Інший інструмент, PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry), який надав вимірювання пилу, використовує калібрувальну ціль із зразком тефлону та базальтового скла. Оскільки тефлон не містить елементів, які PIXL може безпосередньо виявити, будь-які виявлені сигнальні елементи походять від пилу, що осів на ньому. Команда також аналізувала зразки тефлону та Vectran, двох матеріалів, що використовуються в космічних скафандрах, на калібрувальній цілі SHERLOC. NASA відправило ці зразки на Марс, щоб вивчити, як матеріали скафандрів витримують умови на поверхні планети.

«Основне завдання Perseverance – пошук ознак давнього мікробного життя, але місія також була розроблена для підготовки до прибуття людських дослідників. Ця робота включає демонстрацію технологій, таких як MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) та Ingenuity, а також дослідження зразків скафандрів», — сказала Кеті Стек Морган, науковий керівник проєкту Perseverance у Лабораторії реактивного руху NASA.

Надзвичайно дрібні частинки – головна загроза

Раніше вимірювання на Марсі фіксували частинки пилу розміром до 3 мікрометрів. Однак, інструмент PIXL виявив дві категорії ще менших частинок: дрібні частинки розміром менше 2,5 мікрометрів (людська волосина має ширину близько 70 мікрометрів) та надзвичайно дрібні частинки розміром близько 100 нанометрів (приблизно в 700 разів тонші за людську волосину). Частинки на тефлоновій цілі PIXL та зразку Vectran SHERLOC мали середній розмір близько 2 мікрометрів. На базальтовому склі PIXL та тефлоновому зразку SHERLOC розміри частинок пилу сягали 100-300 нанометрів.

Статична електрика, схоже, визначає, які розміри частинок пилу прилипають до якої поверхні. Частинки пилу заряджаються під час зіткнень у повітрі, і різні матеріали на калібрувальній цілі притягують частинки різного розміру. Найменші частинки залишалися прикріпленими навіть після років руху та буріння. Органічні полімери, такі як тефлоновий зразок космічного скафандра SHERLOC, часто використовуються у зовнішніх шарах скафандрів, і результати показують, що вони легко накопичують дрібний пил. Дослідження також виявило, що деякі матеріали утримують менше пилу, ніж інші, що може допомогти у виборі майбутніх матеріалів та захисних покриттів для скафандрів та житлових модулів. Дизайн, такий як «порт-сідло» (suitports), що дозволяє астронавтам входити в скафандр, прикріплений до зовнішньої сторони житлового модуля, та двокамерні шлюзи, можуть зменшити кількість пилу, що потрапляє всередину житлових приміщень.

«Існування марсіанського пилу таких надзвичайно малих розмірів передбачалося давно, і PIXL надав нам можливість виміряти його безпосередньо на Марсі», — сказав Скотт Ван Боммель, науковець проєкту Perseverance в Університеті Вашингтона в Сент-Луїсі та провідний автор статті. «Більші скупчення, так звані «марсіанські пилові зайці», з часом струшуються. Але найменші частинки залишаються, і саме вони становлять найбільший виклик для систем життєзабезпечення людей». Хімічно пил відповідає складу, збагаченому залізом та сіркою, виявленому попередніми місіями. Інструмент PIXL також виявив збагачення пилу фосфором та ознаки сульфату кальцію.

Джерело: NASA