NASA宇航員將可能依靠電子束來幫助清除太空服表面塵埃

據外媒報道,根據一項新發表的研究顯示,用電子束轟擊太空服可能會導致鋸齒狀的磨粒月球塵埃從太空服上直接躍過。阿波羅時代的宇航員注意到,在上一次人類踏上月球時,月球塵埃的粘性和麻煩性質導致了設備和健康問題,而找到處理尖銳顆粒的方法是NASA和世界各地其他太空機構的首要任務。

NASA宇航員將可能依靠電子束來幫助清除太空服表面塵埃

NASA及其合作夥伴已經開始了一場馬拉松式的努力,其試圖在人類歷史上首次將美國的靴子送上火星,但該機構的第一個目的地將是離家更近的地方。在載人火星之旅被認為是可行的之前,無數的技術需要被發明和測試,尤其是那些在探索火星表面時能讓宇航員保持生命和健康的技術。

NASA可以將這些技術用於太空測試的最接近、最明顯的測試基地,就是人類對其稍為熟悉的月球。作為地球的天然衛星,它在載人探索方面有着很多優勢,最明顯的是它離地球很近,但它也有缺點。

對於任何登陸月球表面的任務,無論是由人類主導還是由機器人主導,有一個因素幾乎是不可避免的–月球塵埃。

月球表面覆蓋着一層厚厚的灰塵,科學家稱之為風化層,這對阿波羅時代探索地球衛星的宇航員來說是一個嚴重的問題。

微粒跟它們在地球上的名字完全不同。風化層是尖銳的,而飽和的太陽輻射給了它一個正電荷,因此,它會傾向粘附在任何它接觸到的表面。更糟糕的是,在月球的低重力環境下,它很容易被宇航員的靴子或自然發生的現象如微隕石撞擊。

阿波羅宇航員報告稱,風化層損壞了宇航服、覆蓋了設備、降低了熱控制表面的性能甚至對宇航員的健康也存在危害。它還可能遮蔽太陽能電池板、降低太陽能電池板產生電力的能力。

來自科羅拉多大學博爾德領導的一項新研究表明,電子束可能會成為未來戰爭中的有效武器,以此來保持月球表面的宇航服和其他關鍵設備的清潔。

研究人員將包括玻璃板和阿波羅宇航服樣本在內的材料樣本放入真空室中。這些表面覆蓋着不同數量的「月球模擬物」–NASA製造的模擬風化層特性替代品。

然後一股電子流被發射到樣品上並試圖將塵埃分離出來。理論上,電子可以穿透粒子的最上層、撞擊下面的粒子進而導致二次電子–也被稱為光電子–被發射出來。這些次級粒子中的一部分被吸收到分離這些粒子的微孔中,然後在周圍的粒子中沉積負電荷。

如果有足夠多的電子被發射到模擬的風化層上,堆積在細小沙塵狀粒子上的負電荷就會使它們相互排斥,然後產生足夠大的力來克服將它們聚集在一起的力。這將能讓粒子從物質上跳開。

覆蓋在粒子表面的大部分塵埃粒子在被集中的低能電子束擊中後確實被觀察到飛走了。電子清理的成功與否取決於風化層的厚度,不過總體平均有75% – 85%的微粒被清除。

研究人員建議,未來的宇航員可以使用電子束和刷子的混合策略來保持他們的裝備有序。

這樣的研究可能缺乏吸引力,但如果人類想要在另一個世界持久存在,這些研究是必不可少的。宇航員在沒有宇航服和電力的情況下是無法進行探索的。

來源:cnBeta