Zaskakująca rola lalek Barbie w eksploracji Księżyca

Lalka Barbie może wszystko. W filmie Grety Gerwing z 2023 roku, pojawia się jako prezydent USA, fizyk nagrodzony Nagrodą Nobla, sędzia Sądu Najwyższego, a nawet jako syrena. Film odzwierciedla wiele ról, jakie lalka odegrała na przestrzeni dziesięcioleci. 

Jedną z jej najbardziej znanych postaci jest badacz kosmosu. W latach 60. astronautka Barbie zabierała dzieci na kosmiczne przygody jeszcze zanim astronauci Nasa postawili pierwsze kroki na Księżycu i 13 lat przed tym, jak Nasa zaczęła przyjmować astronautki do swojego projektu.

Teraz Barbie naprawdę pomaga w eksploracji kosmosu. W ostatnich eksperymentach naukowcy wykorzystali lalki do testowania metod usuwania pyłu księżycowego ze skafandrów kosmicznych. Ubrana w szyty na miarę skafander, Barbie została pokryta popiołem wulkanicznym przez zespół ze State Washington University i spryskana ciekłym azotem. Okazało się, że ta technika jest bardziej skuteczna niż poprzednie metody czyszczenia.

Dlaczego pył księżycowy stanowi problemem? Pył księżycowy jest “powszechny, ścierny i naładowany elektrycznie”, według Iana Wellsa, absolwenta Washington State University, który rozmawiał z BBC World Service w programie “Unexpected Elements”. Te “irytująco przylegające” mikroskopijne cząsteczki statycznie przyklejają się do skafandrów astronautów i są trudne do usunięcia.

Podczas misji Apollo, astronauci nie byli w stanie usunąć pyłu za pomocą standardowych pędzli, co doprowadziło do uszkodzenia uszczelek ich skafandrów. “Jeśli na uszczelkach jest wystarczająco dużo pyłu, lub wystąpi ścieranie, to te uszczelki nie będą poprawnie osadzone... albo nastąpi wyciek, albo skafander w ogóle się nie uszczelni” Wells powiedział później dla BBC Future.


Ta wersja Barbie z 1965 r. poleciała na Księżyc przed astronautami Nasa.

Oprócz uszkodzeń skafandrów, pył księżycowy może powodować poważne uszkodzenia płuc, jeśli jest wdychany, a Wells porównał to do “oddychania zmielonym włóknem szklanym”. W związku z tym, że przyszłe plany ponownej podróży na Księżyc są już w toku, potrzeba nowatorskiej techniki czyszczenia, aby zapobiec uszkodzeniom skafandrów kosmicznych i astronautów, jest oczywista. 

Wells i załoga z Washington State University zostali zainspirowani do rozwiązania tego problemu po przeprowadzeniu badań nad “efektem Leidenfrosta”. To zjawisko fizyczne przypomina upuszczenie wody na gorącą patelnię, co powoduje, że kropelki wody odbijają się od powierzchni, przez co są napędzane i zamykane przez własną parującą parę.

Po wylaniu resztek ciekłego azotu na podłogę, Wells zdał sobie sprawę, że pył jest zbierany i przenoszony w kierunku najniższego punktu powierzchni. “Wiedzieliśmy że to efekt Leidenfrosta, ale nie wiedzieliśmy, dlaczego zbiera pył” - powiedział dla BBC Future.

Wells i jego współpracownicy doszli do wniosku, że spryskiwanie skafandrów ciekłym azotem może dać podobny efekt. W programie “Unexpected Elements” opisał to jako rodzaj “kriogenicznej myjni samochodowej”, w której płynny azot mógłby być rozpylany na astronautę, gdy wchodzi on do habitatu powierzchni Księżyca.

Zespół przetestował rozpylanie ciekłego azotu na tkaninie zarówno w warunkach otoczenia, jak i w próżni zbliżonej do księżycowej. Jednak podczas pozyskiwania pyłu księżycowego musieli wykazać się kreatywnością.

“Prawdziwy pył księżycowy jest w rzeczywistości nielegalny” - powiedział Wells. “Naszym stymulantem był popiół z erupcji Mount St. Helens i odkryliśmy, że ma on bardzo pasujące właściwości do tego, co testowaliśmy.”

Rozpylanie ciekłego azotu działa dzięki wykorzystaniu kombinacji efektu Leidenfrosta, ale także efektu “eksplozji wrzącej cieczy rozprężającej parę" (Bleve). Ten ostatni powoduje, że ciekły azot zamienia się w gaz, wyrzucając część pyłu księżycowego do otaczającego powietrza.

Znalezienie sposobu na usunięcie pyłu z powietrza zanim astronauci zdejmą swoje skafandry, pozostaje kwestią bez odpowiedzi. “W przeciwnym razie ryzykują, że dostanie się on z powrotem do ich płuc” - wyjaśnij Wells.

Badanie, opublikowane w Acta Astronautica, wykazało 97% i 98.4% usunięcie masy podczas testów odpowiednio w środowisku otoczenia i próżni. Po początkowym sukcesie eksperymentów, Wells i współpracownicy zdecydowali się przetestować modele w skali, aby upewnić się, że rozpylony ciekły azot działa. Nadszedł czas, aby Barbie ponownie założyła skafander kosmiczny.

“Ubraliśmy Barbie w skafander, pokryliśmy ją pyłem, a następnie użyliśmy listwy natryskowej i byliśmy w stanie obrócić Barbie o 360 stopni, tak jak astronauta jest w stanie obracać się w przestrzeni” - powiedział Wells w wywiadzie dla “Unexpected Elements.” “Usunęliśmy bardzo dużo pyłu i co ważne... minimalnie uszkodziliśmy skafander.”


Naukowcy najpierw pokryli ciemny skafander Barbie popiołem, a następnie
wyczyścili go ciekłym azotem w różnych warunkach.

Według Wellsa, zespół z Washington State University nazwaŁ swoją Barbie “Rosie”, na cześć amerykańskiej postaci Rosie the Riveter, która reprezentowała kobiety, które podjęły pracę w fabrykach podczas II wojny światowej.

“Osobiście chciałem ją nazwać Barb, po Barbie, ale również na cześć mojej jednej z ulubionych idolek – Barbary Morgan, która jest astronautką z mojego rodzinnego stanu: Idaho” - powiedział Wells dla BBC Future. Astronautki takie jak Morgan będą prawdopodobnie główną inspiracją dla dalszego rozwoju Barbie, a dwie z najnowszych "Space Discovery Barbies" wyruszą nawet na Międzynarodową Stację Kosmiczną w 2022 roku.

Kolejne etapy badania mają na celu lepsze naśladowanie środowiska obserwowanego na Księżycu, w tym stymulację ładunku elektrostatycznego samego pyłu księżycowego. Wells
ma nadzieję, że ta metoda zostanie przetestowana na Księżycu, ale przy użyciu prawdziwego astronauty, a nie modelu Barbie w rozmiarze człowieka.

“Naprawdę mamy Barbie i zabieramy ją na konferencje... Nie sądzę, że będzie poddawana innym testom. Myślę, że zrobiła to co miała zrobić. Ale na pewno będziemy
przyglądać się prawdziwym astronautom” - powiedział Wells.

Chociaż Barbie Rosie przeszła na emeryturę, jej rola w tym badaniu pokazuje, że nawet plastikowa zabawka może być częścią niebiańskich wypraw w przyszłości.