Polska koparka na Księżyc? Pierwsze testy pokazały coś niesamowitego

Tworzony przez polskich naukowców prototyp kosmicznej koparki przeznaczonej do pozyskiwania księżycowego regolitu pomyślnie przeszedł testy w locie parabolicznym, który pozwala odtworzyć warunki zbliżone do grawitacji panującej na Księżycu – poinformowała rzeczniczka CBK PAN, Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka.

Projekt badający właściwości regolitu i działanie urządzeń służących do jego wydobycia w warunkach niskiej grawitacji realizuje konsorcjum złożone z Centrum Badań Kosmicznych PAN, Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie oraz firmy Spacive. Testy przeprowadzono podczas 88. kampanii lotów parabolicznych ESA.

Regolit, czyli pylasta warstwa pokrywająca powierzchnię Księżyca, może odegrać kluczową rolę w przyszłych misjach załogowych. Zawiera głównie tlen, krzem, żelazo, wapń, tytan, glin i magnez.

– Operacje na Księżycu wiążą się z szeregiem wyzwań: niższą grawitacją, ograniczeniami masy i mocy, ekstremalnymi temperaturami oraz próżnią, które znacząco wpływają na mechanikę gruntu. Loty paraboliczne umożliwiają odtworzenie księżycowych warunków na kilkadziesiąt sekund, co pozwala badać interakcje między regolitem a urządzeniami mechanicznymi w realistycznym środowisku – wyjaśniła rzeczniczka CBK PAN.

Szczególne znaczenie w tym obszarze ma projekt DIGGER, realizowany w CBK PAN we współpracy z ESA. W jego ramach powstał Rotary Clamshell Excavator (RCE) – próbnik do pozyskiwania regolitu, który osiągnął poziom gotowości technologicznej TRL 6. Oznacza to, że jest to w pełni funkcjonalny prototyp po testach środowiskowych (m.in. drgania startowe, pył, temperatura), wymagający jednak weryfikacji w warunkach zbliżonych do realnej grawitacji księżycowej.

Na potrzeby kampanii ESA opracowano kompletny zestaw eksperymentalny PETER (Planetary Excavation Technology vERification system). W jego skład weszły: urządzenie RCE, komora testowa do cięcia regolitu, bęben obrotowy umożliwiający badanie kąta usypu, symulanty regolitu oraz obudowa zabezpieczająca sprzęt i załogę przed pyłem.

Projekt PETER-PFC skupia się na pięciu kluczowych zagadnieniach, m.in. określeniu parametrów geotechnicznych regolitu, ocenie wydajności urządzenia RCE, analizie wpływu różnych symulantów na proces cięcia oraz porównaniu wyników uzyskanych w grawitacji ziemskiej i księżycowej.

Zdaniem badaczy CBK PAN, prace te odpowiadają na fundamentalne pytania dotyczące przyszłej eksploracji Księżyca, w tym opracowania technologii ISRU (In-Situ Resource Utilisation), czyli lokalnego pozyskiwania surowców na potrzeby infrastruktury, paliwa czy wspierania misji załogowych.

– Eksploracja przestrzeni kosmicznej coraz częściej opiera się na wykorzystaniu lokalnych zasobów, co obniża koszty i zwiększa autonomię misji. Koncepcja ISRU, rozwijana m.in. przez NASA w programie Artemis i ESA w inicjatywie Terrae Novae, obejmuje pozyskiwanie i przetwarzanie surowców bezpośrednio na miejscu – podkreślił kierownik projektu, dr hab. inż. Karol Seweryn z CBK PAN.

Jak dodał, kampania testowa zakończyła się pełnym sukcesem. Przeprowadzono próby działania RCE w warunkach księżycowej grawitacji, wykonano pomiary geotechniczne, w tym analizę kąta usypu i właściwości wytrzymałościowych regolitu, a także przygotowano i przeszkolono zespół operatorów lotnych.

– To cenna lekcja obejmująca zarówno procesy inżynierskie i operacyjne, jak i kwestie organizacyjne – ocenił Seweryn.

Wysoką jakość eksperymentu potwierdził również Neil Melville, menedżer lotów parabolicznych ESA. Jak podano, wskazał on, że system testowy RCE został właściwie przygotowany, a wszystkie kluczowe funkcje – od kopania po przywracanie właściwości geotechnicznych symulantu – działały zgodnie z planem.

Zgromadzone dane zostaną w najbliższych miesiącach poddane analizie i upublicznione zgodnie z zasadami otwartej nauki.

red./PAP