Ha nem vigyáznak, a Hold felszínén sétáló és ott elektrosztatikusan feltöltődő űrhajósok akár veszélyt is jelenthetnek a saját eszközeikre.
A holdutazás nem kirándulás vagy nyaralás lesz, ezért az űrhajósokat nem is azért küldik majd oda, hogy „feltöltekezzenek”. Mégis, a Holdon sétálva minden bizonnyal fel fognak töltődni, legalábbis elektrosztatikusan. Ennek a mértéke pedig akár akkora is lehet, amekkora már kockázatot jelenthet a holdkompokra és az űrruhákra nézve. Az amerikai űrügynökség, a NASA ezért 150 ezer dollár összdíjazású pályázatot (Lunar Grounding Challenge, magyarul: holdi földelési kihívás) hirdetett a probléma megoldására. A jelenség fontos lehet az Artemis-program következő holdraszállásainál, amelyek során az űrhajósok a Hold déli pólusának környékét, köztük az állandóan árnyékban lévő krátereket is felkereshetik.
A statikus elektromos feltöltődés a Földön is jól ismert jelenség. Ha például műszálas szőnyegen járunk, a cipőtalpunk és a szőnyeg közötti érintkezés, illetve súrlódás hatására elektromos töltések válnak szét. Amikor ezután megérintünk egy fémtárgyat, apró szikra kíséretében kisülhetünk. Hasonló folyamat játszódhat le a Holdon is, amikor az űrhajósok csizmája a holdfelszínt borító regolittal érintkezik. Ezt a jelenséget dörzselektromosságnak, vagy tudományosabban hangzó kifejezéssel triboelektromos feltöltődésnek nevezik.
A Holdon azonban egy másik folyamat is hozzájárulhat a töltések felhalmozódásához. A napszélből és a környező plazmából származó töltött részecskék kölcsönhatásba lépnek az űrruhával, miközben a napsugárzás hatására elektronok is kiléphetnek annak felszínéről. A különböző folyamatok egyensúlya határozza meg az űrruha elektromos potenciálját.
A helyzet különösen komollyá válhat a Hold déli pólusvidékének állandóan árnyékos krátereiben. Ezeket a térségeket ugyanis nem éri közvetlen napsugárzás, ezért nem jön létre a fotoelektromos elektronkibocsátás, és a környező plazma összetétele is eltér a megvilágított területekétől. Az űrruha így jelentős negatív elektromos potenciálra kerülhet, miközben a holdi légkör híján a felhalmozódott töltések nehezen vezetődnek el.
De miért is veszélyes ez? A legnagyobb gond akkor adódhat, amikor az űrhajós visszatér a holdkomphoz. A napsütésben álló leszállóegység enyhén pozitív elektromos potenciálon lehet, míg az árnyékos területről érkező űrhajós erősen negatív potenciálra töltődhetett fel. A két test közötti nagy potenciálkülönbség miatt elektrosztatikus kisülés, akár elektromos ív is kialakulhat, amikor az űrhajós megközelíti vagy megérinti a holdkompot. A NASA szemléletes megfogalmazása szerint az űrhajós ilyenkor valóságos „sétáló nagyfeszültségű kondenzátorrá” válhat. A kisülés károsíthatja az űrruha külső rétegeit és érzékeny elektronikus berendezéseit, elektromos áramütést okozhat, szélsőséges esetben pedig a holdkomp oxigénje miatt tűzveszélyt is jelenthet.
A helyzetet tovább bonyolítja a holdpor, amely rendkívül finom szemcséjű, és könnyen megtapad az űrruhákon. A felkavart, illetve a ruhára lerakódott por elősegítheti, hogy az elektromos kisülések a tiszta vákuumban várhatónál nagyobb távolságot hidaljanak át. Ez növeli annak kockázatát, hogy a szikrák az űrruha vagy a holdkomp érzékeny részeit érjék.
A NASA azért hirdetett pályázatot október elején, hogy olyan technológiai megoldások kidolgozására ösztönözzön, amelyekkel az űrhajósok elektromos töltése biztonságosan elvezethető, még mielőtt kapcsolatba kerülnének a holdkomppal. A megoldásnak több szigorú követelményt is teljesítenie kell. Kis tömegűnek és alacsony energiaigényűnek kell lennie, működnie kell a Hold felszínére jellemző szélsőséges hőmérsékleti viszonyok között, és lehetővé kell tennie az elektromos töltések fokozatos, ellenőrzött elvezetését. Fontos szempont, hogy maga a töltéssemlegesítés se idézzen elő veszélyes elektromos ívet. Olyan berendezést keresnek, amely tíznapos időszak alatt akár négy holdfelszíni űrséta során is megbízhatóan működtethető. A javaslatokat jövő év január közepéig várják. A verseny több szakaszból áll, a kezdeti koncepciók értékelésétől a legígéretesebb megoldások továbbfejlesztéséig.
A NASA az Artemis-program keretében 2028-ra tervezi az emberek visszatérését a Hold felszínére. Az itt bemutatott probléma jól mutatja, hogy a tartós holdi jelenléthez olyan környezeti veszélyekre is fel kell készülni, amelyek a földi tapasztalatok alapján jelentéktelennek tűnhetnek. A Hold légkörének hiánya, a különleges plazmakörnyezet, a finom por és a hosszú ideig árnyékban maradó területek együttesen új műszaki kihívásokat jelentenek.
Kapcsolódó link:
The moon could turn astronauts into ‘walking, high voltage capacitors’ that accidentally zap spacecraft (Space.com)
