Cum curățați praful lipicios din spațiu? Zap-o cu un fascicul de electroni

Misiunile NASA Artemis urmăresc să trimită astronauți pe Lună până în 2024. Dar pentru a reuși, ei vor trebui să rezolve mari probleme cauzate de niște particule minuscule: praful.

Impacturile asupra suprafeței Lunii au zdrobit roca lunară în praf de-a lungul a miliarde de ani (SN: 17.01.19). Particulele rezultate sunt ca „cioburi sparte de sticlă”, spune Mihály Horányi, fizician la Universitatea din Colorado Boulder. Acest material abraziv poate deteriora echipamentele și chiar dăuna sănătății astronauților dacă este inhalat (SN: 12/3/13). Înrăutățind lucrurile, radiația soarelui conferă prafului lunii o sarcină electrică, așa că se lipește de orice.

Horányi și colegii săi au descoperit o nouă metodă de combatere a agățării statice a prafului lunar, folosind un fascicul de electroni de mică putere pentru a face particulele de praf să zboare de pe suprafețe. Acesta completează abordările existente ale problemei lipicioase, raportează cercetătorii online pe 8 august Acta Astronautica.

În timpul misiunilor Apollo, astronauții s-au bazat pe un sistem low-tech pentru a curăța praful lunar de pe costumele lor spațiale: perii. Astfel de metode mecanice, totuși, sunt zădărnicite de natura încărcată electric a prafului lunar, care se agață de colțurile și colțurile țesăturii costumelor spațiale.

Metoda nou descrisă profită de proprietățile electrice ale prafului. Un fascicul de electroni face ca praful să elibereze electroni în spațiile minuscule dintre particule. Unii dintre acești electroni încărcați negativ sunt absorbiți de petele de praf din jur. Deoarece particulele încărcate se resping reciproc, câmpul electric rezultat „ejectează praful de pe suprafață”, spune Xu Wang, un fizician de la Universitatea din Colorado Boulder.

Praful lunar abraziv, încărcat electric, se lipește de suprafețe și ar putea face ravagii asupra echipamentelor și a bunăstării astronauților în timpul misiunilor pe Lună. Un fascicul de electroni poate ajuta eforturile viitoare de curățare. După cum se arată aici, atunci când un fascicul lovește praful artificial lunar pe o placă de sticlă, particulele sar de pe suprafață.

„Aceasta este o idee foarte unică”, spune inginerul mecanic Hiroyuki Kawamoto de la Universitatea Waseda din Tokyo, care nu a fost implicat în noua lucrare. Kawamoto și colegii au dezvoltat propriile tehnologii de eliminare a prafului, inclusiv un strat de electrozi care pot fi încorporați în materiale. Atunci când sunt încorporați într-un costum spațial sau pe suprafața echipamentului, electrozii generează forțe electrostatice și aruncă departe particulele de praf încărcate. Astfel de sisteme sunt mai complexe decât lansarea unui fascicul de electroni pe suprafețe, spune Wang. Dar un potențial dezavantaj al ideii mai simple a fasciculului electric, spune Kawamoto, este că ar fi nevoie de un robot sau de alte mijloace externe pentru a o dirija.

O altă limitare a fasciculului de electroni este că a lăsat în urmă 15 până la 25 la sută din particulele de praf. Cercetătorii urmăresc să îmbunătățească puterea de curățare. Echipa consideră, de asemenea, fasciculul de electroni ca una dintre multiplele abordări pe care viitorii exploratori spațiali le vor lua pentru a menține suprafețele curate, spune Horányi, pe lângă designul costumelor, alte tehnologii de curățare și, într-o zi, chiar și habitatele lunare cu noroi de praf lunar.