Studio di fattibilità di un sensore resistivo di umidità sul simulante di regolite lunare LMS-1

In recent decades, after years of research and observations, the presence of large quantities of water ice in the permanently shadowed regions of the Moon has been confirmed. In recent years, numerous missions have been planned to closely investigate the distribution of water on the lunar surface, allowing for more accurate selection of locations for human outposts, as envisioned by NASA's Artemis program and parallel initiatives promoted by other nations. In this perspective, the objective of this thesis is to verify the validity of the results produced by a commercial resistive humidity sensor in searching for traces of water in a simulated lunar environment. This is in view of the potential application and use of similar or alternative sensors in future robotic lunar missions that will probe the Moon's surface in search of water. To conduct this research, a resistive sensor was tested on the lunar regolith simulant LMS-1. The tests were performed under ambient pressure and temperature conditions. Starting with dry material, measurements were taken by gradually adding small amounts of water. For each interval, 1,000 measurements were saved, which were then statistically analyzed. The statistical analysis of the measurements performed shows excellent validity and precision of the sensor, which has extremely low background noise. The instrument's response faithfully fits the Hill sigmoid model, highlighting an initial dead zone and progressive saturation at the extremes.

Negli ultimi decenni, dopo anni di ricerche e osservazioni, è stata confermata la presenza di grandi quantità di ghiaccio d’acqua nelle regioni permanentemente in ombra della Luna. Negli ultimi anni sono state pianificate numerose missioni che puntano a investigare da vicino la distribuzione di acqua sulla superficie lunare, consentendo una selezione più accurata dei siti in cui creare avamposti umani, come previsto dal programma Artemis della NASA e da iniziative parallele promosse da altre nazioni. In quest’ottica, l’obiettivo di questa tesi è verificare la validità dei risultati prodotti da un sensore resistivo di umidità commerciale nel cercare tracce di acqua in un ambiente lunare simulato. Questo è in prospettiva di una potenziale applicazione e utilizzo di sensori simili o alternativi in future missioni robotiche lunari che andranno a sondare la superficie della Luna in cerca di acqua. Per svolgere questa ricerca, è stato testato un sensore resistivo sul simulante di regolite lunare LMS-1. I test sono stati eseguiti in condizioni di pressione e temperatura ambiente. Partendo dal materiale secco, sono state effettuate delle misurazioni aggiungendo gradualmente piccole quantità di acqua. Per ogni intervallo sono state salvate 1000 misure, su cui è stata poi effettuata un’analisi statistica. L'analisi statistica delle misurazioni effettuate mostra un’ottima validità e precisione del sensore, che presenta un rumore di fondo estremamente ridotto. La risposta dello strumento si adatta fedelmente al modello della sigmoide di Hill, evidenziando una zona morta iniziale e una progressiva saturazione agli estremi.