Projekt badający zachowanie regolitu księżycowego i urządzeń do jego pozyskiwania w warunkach grawitacji zbliżonej do tej na powierzchni Księżyca jest realizowany przez konsorcjum w składzie: Centrum Badań Kosmicznych (CBK) PAN, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie oraz firma Spacive. Testy odbyły się w ramach 88. kampanii lotów parabolicznych Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).

Regolit to wierzchnia, pylasta warstwa Księżyca, która może być ważnym elementem dla przyszłych misji załogowych na Srebrnym Globie. Pył ten składa się głównie z tlenu, krzemu, żelaza, wapnia, tytanu, glinu i magnezu.

- Operacje na powierzchni Księżyca stawiają wyjątkowe wyzwania – niższa grawitacja, ograniczenia masy i mocy, ekstremalne temperatury oraz próżnia znacząco wpływają na mechanikę gruntów. Loty paraboliczne, podczas których przez kilkadziesiąt sekund odtwarzane są warunki grawitacyjne panujące na Księżycu, dają unikatową możliwość przeprowadzenia badań interakcji pomiędzy regolitem a urządzeniami mechanicznymi w realistycznych warunkach – tłumaczyła rzeczniczka CBK PAN Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka.

Jak dodała, polskie instytucje naukowe rozwijają technologie wydobycia regolitu księżycowego, a „szczególną rolę odgrywa tu projekt DIGGER, realizowany przez Centrum Badań Kosmicznych PAN (CBK PAN) we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA)”.

W ramach projektu opracowano urządzenie Rotary Clamshell Excavator (RCE) – mechaniczny próbnik regolitu, który uzyskał poziom gotowości technologicznej TRL 6. Jak tłumaczyła rzeczniczka, oznacza to, że urządzenie jest funkcjonalnym prototypem, który przeszedł testy środowiskowe (np. drgania startowe, pył, temperatura), ale jeszcze nie zostało przetestowane w warunkach rzeczywistej grawitacji księżycowej – stąd potrzeba eksperymentów w locie parabolicznym.

Na potrzeby kampanii ESA opracowano zestaw eksperymentalny PETER (Planetary Excavation Technology vERification system), które zostały wykonane podczas lotów parabolicznych. W skład zestawu wchodzą: urządzenie RCE, komora testowa do cięcia regolitu ostrzem, bęben obrotowy do analizy kąta usypu, symulanty regolitu oraz szczelna obudowa zabezpieczająca sprzęt i załogę przed pyłem.

Projekt PETER-PFC koncentruje się na pięciu kluczowych zagadnieniach naukowych. To m.in.: wyznaczenie parametrów geotechnicznych regolitu, ocena wydajności urządzenia Rotary Clamshell Excavator, zbadanie wpływu różnych symulantów regolitu na mechanikę cięcia czy porównanie wyników badań w grawitacji ziemskiej i księżycowej.

W ocenie naukowców z CBK PAN, badania te wpisują się w kluczowe pytania dotyczące przyszłej eksploracji Księżyca, w tym przygotowania technologii dla In Situ Resource Utilisation (ISRU), czyli lokalnego pozyskiwania zasobów niezbędnych do budowy infrastruktury, produkcji paliw czy wspierania misji załogowych.

- Eksploracja kosmosu coraz częściej opiera się na wykorzystaniu lokalnych zasobów, co obniża koszty i zwiększa autonomię misji. Koncepcja ISRU (In-Situ Resource Utilisation) obejmuje pozyskiwanie, przetwarzanie i wykorzystanie surowców bezpośrednio w przestrzeni kosmicznej. W działania te zaangażowane są czołowe agencje – NASA w programie Artemis oraz ESA w inicjatywie Terrae Novae – wyjaśnił dr hab. inż. Karol Seweryn z Centrum Badań Kosmicznych PAN, kierownik projektu.

Dodał, że „kampania wypadła znakomicie i pozwoliła zebrać cenne dane”. Udało się m.in.: przeprowadzić testy urządzenia RCE podczas kopania w symulancie regolitu w warunkach grawitacji księżycowej, przeprowadzić pomiary parametrów geotechnicznych regolitu, w tym kąta usypu i cech wytrzymałościowych, a także przygotować i wyszkolić operatorów lotnych.

- Można powiedzieć, że odebraliśmy dobrą lekcję obejmującą zarówno procesy inżynierskie, operacyjne, jak i organizacyjne - kluczowe dla przyszłych kampanii i prac badawczych – ocenił Karol Seweryn.

Cytowany przez CBK PAN Neil Melville, menedżer lotów parabolicznych ESA, podkreślił wysoką wartość opisywanego eksperymentu. „Wskazał, że układ testowy RCE został poprawnie przygotowany, a wszystkie kluczowe funkcje – od procesu kopania, po resetowanie własności geotechnicznych symulantu – działały zgodnie z założeniami” – podano.

Jak przekazano, zebrane dane zostaną w najbliższych miesiącach poddane analizie i udostępnione w ramach otwartej nauki (Open Science). (PAP)

Nauka w Polsce

akp/ zan/