Perseverance, Mars'ta astronotları tozdan korumak için ipuçları sundu

Perseverance Mars aracı, 1.645 Mars günü boyunca araçta taşınan uzay giysisi malzemesi örneklerine yapışan ince ve ultra ince Mars tozu parçacıklarını ölçtü. Bunların arasında akciğerlere nüfuz edip kan dolaşımına karışabilecek kadar küçük olanlar da var. Salı günü, 27 Ekim'de Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanacak bulgular, NASA'nın gelecekteki Mars görevleri için uzay giysisi ve habitat tasarımına, toz temizleme yöntemlerine ve mürettebat sağlığı standartlarına yön verebilir.

Washington'daki NASA Merkezi'nde Gezegen Bilimi Bölümü Direktör Vekili Lindsay Hays, "NASA'nın zorlukları uygulanabilir çözümlere dönüştürme ve eldeki verileri aslen toplandığı amacın ötesindeki soruları yanıtlamak için yaratıcı biçimlerde kullanma konusunda uzun bir geçmişi var" dedi. Hays şöyle devam etti: "Toz, Apollo programından bu yana yüzey keşfinin bir zorluğu oldu. Perseverance, mühendislerimize ve uçuş hekimlerimize, ilk Amerikalı astronotlar Mars'a varmadan çok önce mevcut tasarımları iyileştirmek için kullanabilecekleri ölçümler sunuyor."

Ay tozu, NASA'nın Apollo görevlerinde kasklarda çizikler açmış, uzay giysilerinin dış katmanlarını aşındırmış ve contalara zarar vermişti; bazı mürettebat üyeleri saman nezlesine benzer belirtiler bildirmişti.

Mars'taki toz taneleri, rüzgârın sürüklediği öteki parçacıklarla çarpışarak yuvarlaklaştığı için Ay'dakilerden daha az aşındırıcı. Ayrıca kükürt, klor ve demir bakımından zengin ve Ay tozundan daha fazla silika içeriyor. Mars'taki bölgesel ve küresel toz fırtınaları da taneleri atmosferde dolaşımda tutabiliyor.

Araç, uzay giysisi malzemesinden beş örnekten oluşan bir set taşıyor. Her biri dörtte üç inç (20 milimetre) karelik bu parçalar, Perseverance'ın robot kolundaki SHERLOC (Organik ve Kimyasallar için Raman ve Lüminesans ile Yaşanabilir Ortamları Tarama) cihazının ayarlarını sınamakta kullanılan kalibrasyon hedefinin bir parçası. Toz ölçümlerini sağlayan öteki cihaz PIXL'in (X-ışını Litokimyası için Gezegensel Cihaz) kalibrasyon hedefinde ise bir Teflon ve bir bazaltik cam örneği bulunuyor.

Teflon, PIXL'in doğrudan algılayabileceği hiçbir element içermediğinden, X-ışını spektrometresinin bu örnekten aldığı her elementsel sinyal, üzerinde duran tozdan geliyor.

Ekip ayrıca SHERLOC'un kalibrasyon hedefindeki, uzay giysilerinde kullanılan iki malzeme olan Teflon ve Vectran parçalarını da inceledi. NASA bu parçaları, uzay giysisi malzemelerinin gezegenin yüzeyinde nasıl dayandığını incelemek için Mars'a gönderdi.

Perseverance'ın proje bilimcisi, Güney Kaliforniya'daki NASA Jet Tahrik Laboratuvarı'ndan Katie Stack Morgan şunları söyledi: "Perseverance'ın asıl işi eski mikrobiyal yaşam izlerini aramak, ancak görev aynı zamanda insan kaşiflere hazırlık yapmak için de tasarlandı. Bu çaba, MOXIE (Mars Oksijen Yerinde Kaynak Kullanımı Deneyi) ve Ingenuity gibi teknoloji gösterimlerinin yanı sıra uzay giysisi örneklerini de kapsıyor."

İnce, ultra ince

Mars'taki önceki ölçümler tozu yaklaşık 3 mikrometre genişliğe kadar çözebiliyordu. PIXL ise daha da küçük iki parçacık kategorisi saptadı: 2,5 mikrometreden küçük ince parçacıklar (bir insan saçı yaklaşık 70 mikrometre genişliğinde) ve yaklaşık 100 nanometrelik ultra ince parçacıklar (insan saçından yaklaşık 700 kat daha ince). PIXL'in Teflon hedefindeki ve SHERLOC'un Vectran parçasındaki parçacıklar ortalama yaklaşık 2 mikrometreydi. PIXL'in bazaltik camında ve SHERLOC'un Teflon parçasında ise toz parçacıklarının boyutu yaklaşık 100-300 nanometreye kadar iniyordu.

Hangi boyuttaki toz parçacığının hangi yüzeye yapışacağını statik elektrik belirliyor gibi görünüyor. Toz taneleri havada çarpışırken yüklenir ve kalibrasyon hedefindeki farklı malzemeler farklı boyutlardaki taneleri çeker. En ince parçacıklar, yıllarca süren sürüş ve sondaj boyunca yüzeyde kaldı. SHERLOC'un Teflon uzay giysisi örneği gibi organik polimerler uzay giysilerinin dış katmanlarında yaygın olarak kullanılıyor ve sonuçlar bu malzemelerin ince tozu kolayca topladığını gösteriyor.

Çalışma ayrıca bazı malzemelerin başkalarına göre daha az toz tuttuğunu buldu; bu da uzay giysileri ve habitatlar için gelecekte yapılacak malzeme ve koruyucu kaplama seçimlerine yol gösterebilir. Astronotların habitatın dışına bağlı bir giysiye girmesini sağlayan "suitport"lar ve çift odalı hava kilitleri gibi tasarımlar, tozun astronotların yaşam alanına girme miktarını azaltabilir.

Perseverance bilimcisi ve makalenin ilk yazarı olan St. Louis'teki Washington Üniversitesi'nden Scott VanBommel, "Mars tozunun bu ultra ince boyutlarda var olduğu uzun zamandır tahmin ediliyordu ve PIXL bize bunu doğrudan Mars'ta ölçme fırsatı verdi" dedi. VanBommel şöyle ekledi: "Daha büyük topaklar, yani Mars'ın 'toz tavşanları', zamanla silkelenip düşüyor. Ama en küçük parçacıklar geride kalıyor ve insanın yaşamını destekleyen sistemler için en büyük zorluğu onlar oluşturuyor."

Kimyasal olarak toz, önceki görevlerin ölçtüğü demir ve kükürt bakımından zengin bileşimle uyumlu. PIXL cihazı ayrıca tozun fosforca zengin olduğunu buldu ve kalsiyum sülfat belirtileri saptadı.

Mürettebatı korumak

Dünya'da havadaki parçacıklar, yani partikül madde, 2,5 mikrometrenin altına indiğinde (yani ince parçacıklar) akciğerlerin derinlerine nüfuz edip kan dolaşımına karışabildikleri için bir dizi olumsuz sağlık etkisiyle ilişkilendiriliyor. Çalışmalar, ultra ince parçacıkların (100 nanometreden büyük olmayanların) burun boşluğundan koku siniri boyunca beyne ulaşabildiğini gösterdi.

Mars tozu ağırlıklı olarak silikat minerallerinden oluşuyor ve tiroit işlevini bozabilen perklorat gibi kimyasal olarak etkin bileşikler ile hücresel hasara yol açan etkin demir taşıyor. Bilim insanları, Mars tozunun sağlık risklerinin toz miktarına ve maruziyet süresine bağlı olduğuna inanıyor.

PIXL sonuçları, Mars'ta ince ve ultra ince parçacıkların yerinde yapılan ilk ölçümleri. Bu araştırma, astronotlar için iç mekân toz maruziyeti sınırlarını daha iyi belirlemeye, güvenli alışkanlıklar geliştirmeye ve Mars keşfi sırasında tozu temizleme yöntemleri oluşturmaya yönelik daha geniş çabalara katkı sağlayabilir.

NASA, dünya dışı toz tehlikelerine yönelik çözümler üzerinde şimdiden çalışıyor ve gelecekteki Mars kaşifleri için yer testi tesislerini ve Ay görevlerini deneme sahası olarak kullanıyor. Kurum, Mart 2025'te Ay'ın yüzeyinde cam ve termal radyatör yüzeylerinden Ay regolitini temizlemek için elektrik alanları kullanan Elektrodinamik Toz Kalkanı'nı test etti. Florida'daki NASA Kennedy Uzay Merkezi'nde geliştirilen cihaz, Firefly Aerospace'in Blue Ghost Görev 1'i ile Ay'a indi. Houston'daki NASA Johnson Uzay Merkezi'nde mühendisler, Artemis Ay yüzeyi görevleri öncesinde uzay giysisi bileşenlerini, mekanizmaları ve elde taşınan bir Ay Elektrostatik Toz Azaltma aracını sınamak için Ay Geliştirme ve Test Tesisi'nde vakum odaları ve Ay regolit benzeri malzeme kullanıyor.

Perseverance hakkında daha fazlası

Caltech tarafından NASA için yönetilen JPL, Perseverance gezgininin yapımını ve işletimini kurum adına, NASA'nın Mars Keşif Programı portföyünün bir parçası olarak Bilim Görevleri Müdürlüğü için üstleniyor. NASA JPL, PIXL ve SHERLOC cihazlarını da yaptı.