أحد أكبر التحديات التي تواجه البعثات القمرية، سواء المأهولة أو غير المأهولة، هو الغبار المحلي، أو الثرى. قامت عالمة الفيزياء الفلكية سلافا توريشيف من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا بتجميع الأبحاث العلمية حول الغبار القمري في مراجعة نُشرت في arXiv.

مزيج سيء من الخصائص

يعود الضرر الذي تسببه مادة تبدو عادية إلى مزيج من العديد من خصائصها. أولاً – جزيئات الغبار القمري حادة جدًا. لا توجد دورة مياه على قمرنا الصناعي، والتي “تدحرج” جزيئات الغبار على الأرض، مما يمنحها شكلاً غير ضار نسبيًا، على سبيل المثال، بيضاوي أو كروي. عند الفحص الدقيق، يتبين أن جزيئات الغبار القمري شائكة، وهذا هو السبب في أنها تلحق الضرر بسهولة بالأسطح التي تلتصق بها.

وهم يلتزمون عن طيب خاطر. وفقا لحسابات Turyshev. يمكن لقوى فان دير فالس (أي القوى المتماسكة التي تربط حبيبات الغبار معًا) أن تتجاوز الجاذبية القمرية بمقدار 100 مليون مرة. بمجرد أن يلتصق الغبار بشيء ما، سواء كان ذلك الجزء الخارجي من بدلة فضائية أو الآليات الداخلية للمركبة الجوالة، يصبح من الصعب للغاية إزالته.

تشير المقالة أيضًا إلى مشاكل أخرى متعلقة بالغبار. انها لديها خصائص عازلة ممتازة، مما يعني أنه إذا غطى هوائيًا – على سبيل المثال، هوائيًا يستخدم للتواصل مع مركبة جوالة عاملة – فقد يؤدي ذلك إلى إضعاف (أو “تشويش”) الإشارة، مما يحد من نطاق نظام الاتصالات. علاوة على ذلك، فإن طبيعة هذا التأثير تعتمد على مصدر الغبار. في البحار القمرية يتصرف كحمل عازل، وفي المناطق القارية يتصرف كعنصر “تفكيك” سعوي، مما يجعل من الصعب الحفاظ على تردد مستقر.

تمثل المناطق المظللة بشكل دائم (PHRs) تحدياتها الخاصة المتعلقة بالغبار. تعتبر هذه المجالات ذات أهمية كبيرة للبحث بسبب احتمال وجود جليد الماء، ولهذا السبب يعد العمل الفعال في PZR في غاية الأهمية. تؤدي الموصلية الكهربائية المنخفضة للغاية لحبيبات الرمل إلى تراكم الشحنات الساكنة على أي جسمالتي تتحرك على طولها أو التي تغطيها. وقد يؤدي ذلك إلى حدوث صدمة كهربائية قد تؤدي إلى تدمير الإلكترونيات الحساسة إذا لم تكن مصممة لتحمل هذا الخطر.

تظهر البيانات الجديدة من مسبار ChaSTE على مركبة الهبوط Chandrayaan-3 ذلك خصائص العزل الحراري للغبار كافية للتسبب في ارتفاع درجة حرارة الأنظمة إذا أفسدت المشعات. ومع ذلك، وجدت البعثة الهندية أنه على عمق عدة سنتيمترات، يكون الثرى أكثر إحكاما ويوصل الحرارة بشكل أفضل بكثير من الجزيئات الصغيرة الموجودة على السطح.

ثلاث آليات نقل

تأتي البيانات الجديدة الأخرى من تجربة NILS على متن مركبة الهبوط Chang’e 6. اكتشف أن الإشعاع الشمسي يخلق طبقة من أيونات الهيدروجين المشحونة على الجانب النهاري من القمر بالقرب من السطح. تؤدي “قشرة البلازما” هذه إلى ظهور “القفزات الكهروستاتيكية” – إحدى الطرق الثلاث لآليات نقل الغبار التي تمت مناقشتها في المقالة. ويكون التأثير أكثر وضوحًا عند حدود النهار والليل، حيث تكون الشحنات الكهربائية قوية جدًا لدرجة أنها تتغلب على الجاذبية القمرية وترفع الغبار نحو السماء.

آلية نقل أخرى هي الانبعاثات الناجمة عن تأثيرات النيزك الصغيروالتي تمت دراستها جيدًا نسبيًا بالفعل، ولكن من المهم ملاحظة أن الغبار الناتج عن مثل هذه التأثيرات يخلق “سحابة” دائمة تطفو فوق سطح القمر.

نقوم بإنشاء آلية النقل الأخيرة بأنفسنا، وتحتوي المقالة أيضًا على معلومات جديدة عنها. عند الهبوط تطلق محركات الصواريخ أعمدة ضخمة من الغبار، بشكل أساسي قصف كل شيء بالقنابل الرملية ضمن دائرة نصف قطرها بضعة كيلومترات. تُظهر البيانات المستمدة من كاميرات SCALPSS الاستريو من مهمة Odyssey الفاشلة التي قامت بها شركة Intuitive Machines أن “معدل التآكل” (أي مدى سرعة تناثر الغبار بعيدًا) بسبب الانفجار النفاث أعلى بـ 4 إلى 10 مرات مما كان يُعتقد سابقًا. وسيتطلب أخذ هذا العامل في الاعتبار إما إنزال الصواريخ بعيدًا عن القاعدة طويلة المدى، أو تصميم القاعدة نفسها بحيث يمكنها تحمل تدفقات غبار أقوى مما كان متوقعًا في الأصل.

في الوقت الحالي، كل هذه المعلومات هي مجرد معلومات مفيدة للمهندسين الذين يخططون للمرحلة التالية من استكشاف القمر. قد لا يكون هذا أفضل الأخبار (لكن المعلومات العلمية لا ينبغي أن تكون كذلك)، ومن الأفضل كثيراً أن نتعامل مع مهمة على قدر كبير من الأهمية مثل استعمار الأجرام السماوية الأخرى بفهم رصين للصعوبات بدلاً من أن نأمل بسذاجة أن كل شيء سيكون سهلاً. يمثل غبار القمر مشكلة يتعين علينا التعامل معها على القمر، وعلينا أن نضع ذلك في الاعتبار.