Πώς θα μοιάζουν τα επόμενα αποτυπώματα στη Σελήνη;

Οι σεληνιακές μπότες που θα φορούν οι αστροναύτες στις αποστολές Artemis θα πρέπει να προστατεύουν από το δύσκολο έδαφος και τις ακραίες θερμοκρασίες, αλλά το πιο ενδιαφέρον στοιχείο θα είναι τα αποτυπώματα που θα αφήσουν πίσω τους.

Είναι μια από τις πιο διαχρονικές εικόνες της διαστημικής εποχής του Apollo – ένα μοναχικό, ρηχό αποτύπωμα, από την μπότα του αστροναύτη Μπαζ Όλντριν, σε σχήμα ρόμβου, χαραγμένο στο γκρίζο, σκονισμένο έδαφος της επιφάνειας της Σελήνης. Πλέον αναγνωρίσιμο ως ένα από τα πρώτα αποτυπώματα που άφησε ποτέ άνθρωπος σε έναν άλλο κόσμο, αποτελεί ένα ισχυρό σύμβολο της ανθρώπινης προσπάθειας.

Στην πραγματικότητα, το αποτύπωμα είναι μόνο ένα από τα εκατοντάδες που άφησαν οι 12 αστροναύτες που πάτησαν το πόδι τους στη Σελήνη μεταξύ 1969 και 1972.

Και, από όσο γνωρίζουμε, αυτά τα αποτυπώματα βρίσκονται ακόμα εκεί μέχρι σήμερα. Χωρίς άνεμο ή βροχή να τα διαβρώσει, θα παραμείνουν στην επιφάνεια για εκατομμύρια χρόνια.

Η NASA ετοιμάζεται να στείλει μια νέα ομάδα αστροναυτών στον Νότιο Πόλο της Σελήνης με τις αποστολές Artemis και μπορεί να υπάρξει μια άλλη σειρά αποτυπωμάτων που θα αφήσουν το ανεξίτηλο σημάδι τους στην επιφάνεια του πλανήτη. Αλλά ποια θα είναι τα πρώτα αποτυπώματα στη Σελήνη; Και πόσο θα διαφέρουν οι μπότες από εκείνες που φορούσαν οι αρχικοί αστροναύτες του Apollo;

Νέες μπότες για μια νέα εποχή

Η NASA και οι εμπορικοί της συνεργάτες έχουν αφιερώσει χρόνια στον σχεδιασμό και τη βελτίωση των υλικών για την επόμενη γενιά από σεληνιακές μπότες. Οι αστροναύτες της αποστολής Artemis II της NASA κατάφεραν να δουν την επιφάνεια της Σελήνης μόνο από απόσταση 4.067 μιλίων (6.545 χλμ.) στο πλησιέστερο σημείο τους, καθώς πετούσαν γύρω από τη Σελήνη, αλλά οι μελλοντικές αποστολές θα φέρουν τους αστροναύτες στην καλυμμένη με σκόνη επιφάνεια. Δύο αστροναύτες που θα επιβαίνουν στην αποστολή Artemis IV, η οποία αναμένεται να εκτοξευθεί το 2028, θα χρειαστούν υποδήματα που θα μπορούν να αποδώσουν με τρόπους που οι μπότες του Apollo δεν χρειάστηκε ποτέ να αποδώσουν, προκειμένου να διατηρήσουν τους αστροναύτες άνετους και ασφαλείς. Θα πρέπει να προστατεύουν τους αστροναύτες για παρατεταμένες περιόδους σε θερμοκρασίες που φτάνουν τους -225 °C (-373 °F), καθώς και να τους κρατούν σταθερούς στο σκονισμένο, γεμάτο κρατήρες έδαφος του σεληνιακού Νότιου Πόλου.

Σύμφωνα με ρεπορτάζ του BBC, παράλληλα με την ενσωμάτωση καινοτόμων υλικών και τεχνολογιών στις μπότες, οι μηχανικοί στρέφουν επίσης την προσοχή τους στα αποτυπώματα που θα αφήσουν το σημάδι τους στην επιφάνεια της Σελήνης για χιλιετίες. Οι σόλες αυτών των παπουτσιών δεν θα πρέπει μόνο να παρέχουν επαρκή πρόσφυση στην επιφάνεια της Σελήνης, αλλά θα είναι εξίσου εμβληματικές και άμεσα αναγνωρίσιμες με εκείνες που άφησαν οι πρώτοι αστροναύτες.

«Υπάρχουν σίγουρα κάποια λειτουργικά χαρακτηριστικά που πρέπει να ενσωματωθούν σε αυτές», λέει ο Zach Fester, μηχανικός διαστημικών στολών στο Κέντρο Διαστήματος Johnson της NASA, ο οποίος ηγείται της έρευνας και ανάπτυξης των νέων υποδημάτων. «Η πρόσφυση είναι πολύ σημαντική – η σόλα της μπότας έρχεται σε επαφή με ποικίλες επιφάνειες, οπότε χρειάζεται καλή πρόσφυση τόσο σε σκληρό βράχο όσο και σε σκληρότερες μεταλλικές επιφάνειες, όπως οχήματα, σκάλες. Το πέλμα πρέπει επίσης να είναι ανθεκτικό στη φθορά. Ωστόσο, η αισθητική παίζει σίγουρα ρόλο, καθώς αυτές οι φωτογραφίες [των αποτυπωμάτων] είναι αρκετά εμβληματικές».

Ο συνολικός σχεδιασμός των διαστημικών στολών που θα χρησιμοποιηθούν στις αποστολές Artemis έχει ανατεθεί στην Axiom Space, μια εμπορική διαστημική εταιρεία που νωρίτερα φέτος πραγματοποίησε τη δεύτερη αποστολή της με αποκλειστικά ιδιωτικούς αστροναύτες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Ένα βασικό μέρος των νέων διαστημικών στολών, οι οποίες αποκαλύφθηκαν τον Μάρτιο του 2023, θα είναι η ίδια η σεληνιακή μπότα. Ωστόσο, ο ακριβής σχεδιασμός των παπουτσιών δεν έχει ακόμη δημοσιοποιηθεί.

Ωστόσο, η έρευνα που δημοσίευσε η NASA σχετικά με τις απαιτήσεις που θα πρέπει να πληρούν οι μπότες, μαζί με τις πρώτες δοκιμές σε μερικά από τα σχέδια που έχουν προταθεί, δίνουν κάποιες πληροφορίες.

Ακραίες θερμοκρασίες

Ίσως η μεγαλύτερη πρόκληση θα είναι οι θερμοκρασίες που θα αντιμετωπίσουν οι αστροναύτες σε σύγκριση με τις αποστολές Apollo, οι οποίες διεξήχθησαν κυρίως σε σχετικά επίπεδες περιοχές προσγείωσης στις ισημερινές περιοχές της Σελήνης. Όταν η αποστολή Artemis IV προσγειωθεί στη Σελήνη, τα δύο μέλη του πληρώματος που θα κατεβούν στην επιφάνεια θα προσγειωθούν σε ένα εντελώς διαφορετικό περιβάλλον στον νότιο πόλο της Σελήνης.

«Όσον αφορά τον νότιο πόλο, αναμένουμε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες», λέει ο Fester.

Η περιοχή είναι γνωστή για τις περιοχές της που παραμένουν μόνιμα στη σκιά. «Δεν έχουν δει τον ήλιο εδώ και χιλιάδες χρόνια», επισημαίνει. «Σε ορισμένες από αυτές, η θερμοκρασία μπορεί να φτάσει τους -373F/-225C ή και χαμηλότερα. Αν βρίσκεσαι στον ήλιο, η θερμοκρασία μπορεί να ξεπεράσει τους 150 °F (65 °C). Και μια διαστημική βόλτα μπορεί να διαρκέσει από τέσσερις έως οκτώ ώρες, οπότε σε αυτό το διάστημα μπορεί να αντιμετωπίσεις αρκετά μεγάλες διακυμάνσεις στη θερμοκρασία».

Αυτό σημαίνει ότι η μόνωση θα είναι καθοριστική. Τόσο η NASA όσο και η Axiom έχουν δοκιμάσει νέους τύπους μονωτικών αφρών και επιστρώσεων για να βοηθήσουν στη διατήρηση της θερμοκρασίας μέσα στη μπότα.

«Η μπότα έχει σχεδιαστεί ειδικά για να αντέχει στις ακραίες θερμοκρασίες του σεληνιακού Νότιου Πόλου, χρησιμοποιώντας προηγμένα υλικά που δεν υπήρχαν κατά την εποχή του Apollo», λέει ο Russell Ralston, γενικός διευθυντής εξωοχηματικών δραστηριοτήτων (EVA) στην Axiom Space, η οποία έχει ονομάσει τη σεληνιακή μπότα της AxEMU. «Χρησιμοποιούμε διάφορα υλικά για να αντέξουμε τις χαμηλές θερμοκρασίες στον νότιο πόλο της Σελήνης. Αυτά περιλαμβάνουν καινοτόμες συνθέσεις φθοροπολυμερών, μονωτικά υλικά και επιστρώσεις σχεδιασμένες για να προστατεύουν θερμικά τα πόδια των αστροναυτών».

Η NASA έχει υποβάλει τα σχέδια σε μια σειρά δοκιμών σε έναν θάλαμο ψύξης που μπορεί να φτάσει σε θερμοκρασίες έως και -223 °C (-370 °F).

Μια επιλογή που εξέτασαν οι μηχανικοί της NASA ήταν να προσθέσουν στοιχεία «ενεργού θέρμανσης» στις μπότες για να παρέχουν επιπλέον ζεστασιά. Ωστόσο, τα θερμαντικά στοιχεία στις μπότες έχουν ένα μειονέκτημα, λέει ο Fester. «Αν θερμαίνεις ενεργά, πρέπει να αντλήσεις ενέργεια από κάπου». Αυτό θα σήμαινε μπαταρίες και καλωδίωση που θα μπορούσαν να προσθέσουν βάρος στις μπότες και στο συνολικό φορτίο που μεταφέρουν οι αστροναύτες.

Σχεδιασμένες για να προσφέρουν άνεση

Δεδομένου ότι οι αστροναύτες πρόκειται να εξερευνήσουν την επιφάνεια της Σελήνης για παρατεταμένες χρονικές περιόδους και ενδεχομένως να κατασκευάσουν μια μόνιμη βάση στη Σελήνη σε μελλοντικές αποστολές, ακόμη και μικρές ποσότητες επιπλέον όγκου θα μπορούσαν να κάνουν την κίνηση λιγότερο αποδοτική. Οι μηχανικοί θα πρέπει να διασφαλίσουν ότι η εφαρμογή των υποδημάτων θα είναι όσο το δυνατόν πιο τέλεια, αλλά αντιμετωπίζουν άλλες προκλήσεις που δεν είχαν οι συνάδελφοί τους στο πρόγραμμα Apollo – το εύρος των σωματικών διαστάσεων των αστροναυτών. Το πρόγραμμα Artemis θα φέρει την πρώτη γυναίκα στη Σελήνη. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να απαιτηθεί πολύ μεγαλύτερο εύρος μεγεθών για τις μπότες σε σύγκριση με τις αποστολές του Apollo, όπου οι αστροναύτες ήταν όλοι άνδρες και είχαν σχεδόν όλοι το ίδιο ύψος, ηλικία και βάρος.

«Ψάχνουμε τρόπους να συνεργαστούμε με τα άτομα για να φτιάξουμε μια μπότα που να τους ταιριάζει απόλυτα», λέει ο Fester, ο οποίος περνά πολλές ώρες περπατώντας με πρωτότυπες μπότες και στολές για να ελέγξει πώς αισθάνεται. Ωστόσο, αντί να κατασκευαστούν πολλά εξατομικευμένα μεγέθη, οι μπότες θα διατίθενται σε επιλεγμένα μεγέθη, τα οποία θα μπορούν στη συνέχεια να προσαρμοστούν με ενθέματα επένδυσης και εξωτερικούς μηχανισμούς σύσφιξης.

Οι αστροναύτες θα περάσουν επίσης αρκετό χρόνο πριν την εκτόξευση προπονούμενοι με τις μπότες τους, για να διασφαλίσουν ότι θα λειτουργούν όπως αναμένεται στη Σελήνη. «Θα προπονούνται ξανά και ξανά με αυτές τις μπότες, θα δοκιμάζουν διαφορετικές επιλογές, μέχρι να βρουν την τέλεια εφαρμογή», λέει ο Fester.

Και για όσους επιθυμούν λίγη επιπλέον άνεση, υπάρχουν πάντα λύσεις. «Προσωπικά, φοράω δύο κάλτσες σε κάθε πόδι – είναι πολύ πιο άνετο για έξι ώρες», συμπληρώνει.

Η NASA έχει επίσης ζητήσει μηχανισμούς που επιτρέπουν το σφίξιμο και τη ρύθμιση των υποδημάτων ενώ ο αστροναύτης φορά γάντια, αλλά θα παραμένουν ανθεκτικά στη λεπτή σεληνιακή σκόνη που μπορεί εύκολα να φράξει τα κινούμενα μέρη και να κολλήσει τα κλεισίματα Velcro.

Η λεπτή σκόνη που καλύπτει μεγάλο μέρος της Σελήνης έχει ακανόνιστο σχήμα και αιχμηρές άκρες, γεγονός που την καθιστά εξαιρετικά διαβρωτική. Επιπλέον, φέρει ηλεκτρικό φορτίο που κάνει τη σκόνη να προσκολλάται εύκολα στις επιφάνειες, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει σοβαρές βλάβες στον ηλεκτρικό εξοπλισμό. Η μεταφορά αυτού του υλικού μέσα σε ένα σκάφος προσγείωσης ή σε έναν σεληνιακό οικισμό είναι σίγουρα ανεπιθύμητη.

Οι μπότες που σχεδιάζει η εταιρεία θα έχουν σχεδόν αδιάβροχο σχεδιασμό για να ελαχιστοποιήσουν τις περιοχές όπου θα μπορούσε να παγιδευτεί η σκόνη και θα χρησιμοποιούν υλικά που μπορούν να αποτρέψουν την ηλεκτρικά φορτισμένη σκόνη από το να προσκολληθεί στις μπότες.

Αλλά τι γίνεται με τα αποτυπώματα που θα αφήσουν;

Τα αποτυπώματα που άφησαν πίσω

Κατά τη διάρκεια του προγράμματος Apollo, οι αστροναύτες φορούσαν σκληρές επικαλύψεις για τις μπότες που έδεναν πάνω από ένα μαλακότερο εσωτερικό παπούτσι που ήταν μέρος της ίδιας της διαστημικής στολής. Αυτές οι επικαλύψεις ήταν που άφησαν το χαρακτηριστικό αποτύπωμα σε σχήμα χαπιού στην επιφάνεια της Σελήνης. Και όταν επέστρεψαν στη σεληνιακή κάψουλα, οι αστροναύτες αφαίρεσαν τις επικαλύψεις και τις άφησαν στη Σελήνη.

«Οι επικαλύψεις φοριούνταν ειδικά για επιχειρήσεις στην επιφάνεια και στη συνέχεια τις πετούσαν – αφήνοντάς τις στην επιφάνεια για να εξοικονομήσουν βάρος κατά την επιστροφή τους», λέει ο Fester. 

Δεν έχει ακόμη αποφασιστεί αν οι σεληνιακές μπότες του Artemis θα υιοθετήσουν μια παρόμοια προσέγγιση με τη χρήση εξωτερικών παπουτσιών, αλλά επισημαίνουν ότι αυτό θα εξαρτηθεί από τις απαιτήσεις για αντοχή στη θερμοκρασία και την τριβή. Τα πρώιμα πρωτότυπα που δοκιμάστηκαν από τη NASA φαίνεται να υποδηλώνουν ότι αυτή ενδέχεται να είναι η προτιμώμενη επιλογή. Επιπλέον, οι ίδιες οι σόλες φαίνονται αρκετά διαφορετικές από αυτές που χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια του προγράμματος Apollo. Μια εξωτερική σόλα από σιλικόνη είχε σχήματα V, ενώ μια άλλη είχε πολύπλοκα πέλματα που έμοιαζαν περισσότερο με παπούτσια πεζοπορίας, για να προσφέρουν καλύτερη πρόσφυση στην επιφάνεια με τους κρατήρες του Νότιου Πόλου.

Αν και η εταιρεία κρατά μυστικές τις λεπτομέρειες για το πώς θα μοιάζει τελικά το πέλμα, έδωσε ένα στοιχείο: «Έχουμε σχέδια για ένα συγκεκριμένο σχέδιο πέλματος που μπορεί να ενσωματώνει ένα λογότυπο ή άλλες εικόνες που συμβολίζουν τη σημασία της επιστροφής στη Σελήνη».

Ωστόσο, δεν αποκαλύπτει πώς ακριβώς θα μοιάζει αυτό.

Ένα πράγμα είναι σίγουρο: τα επόμενα αποτυπώματα στη Σελήνη θα είναι εξίσου σημαντικά με τα προηγούμενα, σηματοδοτώντας μια νέα εποχή στην εξερεύνηση του διαστήματος. Η Σελήνη δεν θα είναι απλώς ένας προορισμός, αλλά θα αποτελέσει εφαλτήριο για περαιτέρω επανδρωμένη εξερεύνηση του Ηλιακού Συστήματος, συμπεριλαμβανομένου του Άρη.