Op grafeen wielen naar de maan

Morgen wordt de Rashid-rover gelanceerd vanaf Cape Canaveral in Florida. Gedurende één maan-dag, gelijk aan ongeveer 14 aard-dagen, zal Rashid zich over het maanoppervlak bewegen om geologische kenmerken te onderzoeken. Dit doet hij op wielen van verschillende op grafeen gebaseerde composieten.

Bedoeling is om te testen hoe de materialen zich houden bij herhaalde blootstelling aan het maanoppervlak. Kan grafeen ruimtevaartuigen beschermen tegen de barre omstandigheden op de maan, en vooral tegen ‘maanstof’ (regoliet)?

Regoliet is gemaakt van extreem scherpe, kleine en kleverige korrels en sinds de Apollo-missies is het een van de grootste uitdagingen die maanmissies hebben moeten overwinnen. Regoliet is verantwoordelijk voor veel mechanische en elektrostatische schade aan apparatuur en is daarom ook gevaarlijk voor astronauten. Het verstopt de gewrichten van ruimtepakken, verduistert vizieren, erodeert ruimtepakken en beschermende lagen en is een potentieel gevaar voor de gezondheid.

De onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben grafeen / polyether ether keton (PEEK) composieten ge-3D-print. De interactie van deze composieten met het Maanregoliet zal onderzocht worden door monsters te volgen via een optische camera. De onderzoekers zullen tijdens de missie informatie verzamelen en aanpassingen aan het pad en de oriëntatie van de rover voorstellen. Verkregen beelden worden gebruikt om de effecten van de maanomgeving en de regoliet-schurende spanningen op de monsters te bestuderen.

“Door de voortgang van de maanrover in realtime te volgen, kunnen we zien hoe de maanomgeving verschillende soorten grafeen-polymeercomposieten beïnvloedt, waardoor we kunnen afleiden welke van hen het meest geschikt  is voor dergelijke omstandigheden. Dit zal ons begrip vergroten van hoe op grafeen gebaseerde composieten kunnen worden gebruikt bij de bouw van toekomstige maanoppervlakschepen,” zegt Sara Almaeeni, wetenschappelijk teamleider van het het Mohammed bin Rashid Space Centre (MBRSC, VAE), dat het communicatiesysteem van Rashid ontwierp.

“Nieuwe materialen zoals grafeen hebben het potentieel om game changers te zijn in de toekomstige menselijke ruimteverkenning. In combinatie met de middelen die beschikbaar zijn op de maan, zullen geavanceerde materialen stralingsbescherming, elektronische afscherming en mechanische weerstand tegen de hardheid van de omgeving van de maan mogelijk maken. De Rashid rover zal de eerste gelegenheid zijn om gegevens te verzamelen over het gedrag van deze nieuwe materialen binnen een maanomgeving”, zegt Carlo Iorio, Graphene Flagship Space Champion, van de universiteit in Brussel.

In de aanloop naar de maanmissie werden verschillende inkten met grafeen en aanverwante materialen, zoals geleidend grafeen, isolerend hexagonaal boornitride en grafeenoxide, halfgeleidend molybdeendisulfide, bereid door de universiteiten van Cambridge en Brussel, en getest op de Materials Science Experiment Rocket 15 (Maser 15) missie, die vorige week werd gelanceerd vanuit het Esrange Space Center in Zweden.

Dit experiment zal nieuwe informatie opleveren over het printen van GMR-inkten in gewichtloze omstandigheden, wat bijdraagt aan de ontwikkeling van nieuwe 3D-print-procedures voor in de ruimte. Dat is belangrijk, omdat in de ruimte vaak vervangende componenten nodig zijn.