Astronauten die opereren op de zuidpool van de maan lopen het risico op een gevaarlijke opbouw van elektrische lading door tribo-elektrische effecten en omgevingsplasma. Dit probleem wordt verergerd in permanent beschaduwde gebieden (PSRs), waar het gebrek aan foto-elektronenemissie leidt tot een aanzienlijk negatief potentiaal.
Wanneer een geladen astronaut een lander nadert, kan er een elektrostatische ontlading (ESD) optreden. De risico's hiervan zijn aanzienlijk: van beschadigingen aan het ruimtepak en defecte elektronica tot gevaren voor de zuurstofrijke omgeving en elektrische schokken voor de bemanning.
Om dit op te lossen, heeft NASA de Lunar Grounding Challenge gelanceerd. Er wordt gezocht naar innovatieve concepten om astronauten veilig te neutraliseren voordat ze contact maken met het ruimtevaartuig. De uitdaging biedt prijzen tot $150.000 en is open voor inzendingen tot 15 januari 2027.
Lunar Grounding Challenge
Artiestimpressie van de regio rond de zuidpool van de maan. De lichtpunten die over het maanoppervlak verspreid zijn, vertegenwoordigen oppervlakte-assets die menselijke en robotische operaties nabij de zuidpool ondersteunen.
Het risico van elektrische oplading op de maan
Wanneer een astronaut de zuidpool van de maan doorkruist, ontstaat er een elektrische lading op het ruimtepak. Dit wordt veroorzaakt door tribo-elektrische oplading (door het lopen op het maanoppervlak) en plasma-oplading door het aanwezige omgevingsplasma.
Dit probleem wordt ernstig verergerd bij het betreden van maanschaduwen en Permanent in de Schaduw gelegen Gebieden (PSRs). In deze donkere zones kan het ruimtepak een aanzienlijk negatief potentiaal opbouwen. Dit komt door een gebrek aan omgevingsionenstroom en de afwezigheid van foto-elektronenemissie, die normaal gesproken de verzameling van omgevings-elektronen in balans zou houden.
Het grootste risico doet zich voor wanneer een astronaut terugkeert naar het ruimtevaartuig. Omdat het maanoppervlak geen natuurlijk mechanisme heeft om de opgebouwde lading op het ruimtepak af te voeren, kan de astronaut in feite veranderen in een wandelende hoogspanningscondensator.
De gevaren van elektrostatische ontlading
In de zonverlichte gebieden heeft de stationaire lander een licht positief elektrisch potentiaal. Wanneer een sterk negatief geladen astronaut het voertuig nadert, kan het extreme spanningsverschil bij fysiek contact een elektrostatische ontlading veroorzaken (een onmiddellijke elektrische boog of vonk).
Een dergelijke snelle ontlading van de astronaut naar de lander brengt diverse risico's met zich mee:
- Het beschadigen van vitale lagen van het ruimtepak.
- Het defect raken van gevoelige elektronica in het pak.
- Gevaren voor de zuurstofrijke omgeving binnen het pak.
- Het toedienen van gevaarlijke elektrische schokken aan de bemanning.
De Lunar Grounding Challenge
Via de Lunar Grounding Challenge is NASA op zoek naar innovatieve ontwerpen en operationele oplossingen om een capaciteit voor 'maanevenwicht' te creëren. Het doel is om een astronaut in een ruimtepak veilig te kunnen ontladen van hoge tribo-elektrische ladingsopbouw tijdens activiteiten buiten het ruimtevaartuig (EVA's) op de zuidpool van de maan.
Deze uitdaging richt zich op innovatieve concepten voor het beperken van elektrostatische ontlading (ESD), zodat de astronaut op een veilige en tijdige manier kan worden geneutraliseerd onder dit extreme spanningsverschil, voordat er direct interactie plaatsvindt met de lander.
Details van de uitdaging
Lunar Grounding Challenge
Artiestimpressie van de regio rond de zuidpool van de maan. De lichtpunten die over het maanoppervlak verspreid zijn, vertegenwoordigen oppervlakte-assets die menselijke en robotische operaties nabij de zuidpool ondersteunen.
Het risico van elektrische oplading op de maan
Wanneer een astronaut de zuidpool van de maan doorkruist, ontstaat er een elektrische lading op het ruimtepak. Dit wordt veroorzaakt door tribo-elektrische oplading (door het lopen op het maanoppervlak) en plasma-oplading door het aanwezige omgevingsplasma.
Dit probleem wordt ernstig verergerd bij het betreden van maanschaduwen en Permanent in de Schaduw gelegen Gebieden (PSRs). In deze donkere zones kan het ruimtepak een aanzienlijk negatief potentiaal opbouwen. Dit komt door een gebrek aan omgevingsionenstroom en de afwezigheid van foto-elektronenemissie, die normaal gesproken de verzameling van omgevings-elektronen in balans zou houden.
Het grootste risico doet zich voor wanneer een astronaut terugkeert naar het ruimtevaartuig. Omdat het maanoppervlak geen natuurlijk mechanisme heeft om de opgebouwde lading op het ruimtepak af te voeren, kan de astronaut in feite veranderen in een wandelende hoogspanningscondensator.
De gevaren van elektrostatische ontlading
In de zonverlichte gebieden heeft de stationaire lander een licht positief elektrisch potentiaal. Wanneer een sterk negatief geladen astronaut het voertuig nadert, kan het extreme spanningsverschil bij fysiek contact een elektrostatische ontlading veroorzaken (een onmiddellijke elektrische boog of vonk).
Een dergelijke snelle ontlading van de astronaut naar de lander brengt diverse risico's met zich mee:
- Het beschadigen van vitale lagen van het ruimtepak.
- Het defect raken van gevoelige elektronica in het pak.
- Gevaren voor de zuurstofrijke omgeving binnen het pak.
- Het toedienen van gevaarlijke elektrische schokken aan de bemanning.
De Lunar Grounding Challenge
Via de Lunar Grounding Challenge is NASA op zoek naar innovatieve ontwerpen en operationele oplossingen om een capaciteit voor 'maanevenwicht' te creëren. Het doel is om een astronaut in een ruimtepak veilig te kunnen ontladen van hoge tribo-elektrische ladingsopbouw tijdens activiteiten buiten het ruimtevaartuig (EVA's) op de zuidpool van de maan.
Deze uitdaging richt zich op innovatieve concepten voor het beperken van elektrostatische ontlading (ESD), zodat de astronaut op een veilige en tijdige manier kan worden geneutraliseerd onder dit extreme spanningsverschil, voordat er direct interactie plaatsvindt met de lander.
Details van de uitdaging
Groetjes,