Forskere udvikler dustbuster til månen

Et hold ledet af University of Colorado Boulder er banebrydende for en ny løsning på problemet med forårsrengøring på månen:Hvorfor ikke zappe snavset væk ved hjælp af en elektronstråle?

Forskningen, offentliggjort for nylig i tidsskriftet Acta Astronautica , markerer det seneste at udforske en vedvarende, og måske overraskende, hikke i menneskehedens drømme om at kolonisere månen:støv. Astronauter, der går eller kører over månens overflade, sparker enorme mængder af dette fine materiale op, også kaldet regolith.

"Det er virkelig irriterende, " sagde Xu Wang, en forskningsmedarbejder i Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) ved CU Boulder. "Månestøv klæber til alle slags overflader - rumdragter, solpaneler, hjelme - og det kan beskadige udstyr."

Så han og hans kolleger udviklede en mulig løsning - en der gør brug af en elektronstråle, en enhed, der skyder en koncentreret (og sikker) strøm af negativt ladede, lavenergipartikler. I den nye undersøgelse, holdet rettede et sådant værktøj mod en række snavsede overflader inde i et vakuumkammer. Og, de opdagede, støvet fløj bare væk.

"Det springer bogstaveligt talt af, " sagde hovedforfatter Benjamin Farr, der fuldførte arbejdet som bachelorstuderende i fysik på CU Boulder.

Forskerne har stadig et stykke vej igen, før de virkelige astronauter vil være i stand til at bruge teknologien til at gøre deres daglige oprydning. Men, Farr sagde, holdets tidlige resultater tyder på, at elektronstråle-dustbusters kunne være et fast inventar af månebaser i en ikke alt for fjern fremtid.

Brugt krudt

Nyheden kan være musik i mange astronauter fra Apollo-tiden. Flere af disse rumpionerer klagede over månestøv, som ofte modstår forsøg på rengøring selv efter kraftig børstning. Harrison "Jack" Schmitt, som besøgte månen som medlem af Apollo 17 i 1972, udviklet en allergisk reaktion på materialet og har sagt, at det lugtede af "brugt krudt".

Problemet med månestøv, Wang forklarede, er, at det ikke er noget som de ting, der bygger sig op på bogreoler på Jorden. Månestøv bades konstant i stråling fra solen, et bombardement, der giver materialet en elektrisk ladning. Den afgift, på tur, gør støvet ekstra klistret, næsten som en sok, der lige er kommet ud af tørretumbleren. Det har også en særskilt struktur.

"Månestøv er meget takket og slibende, som knuste glasskår, " sagde Wang.

Spørgsmålet hans gruppe stod over for var så:Hvordan løsner man dette naturligt klæbende stof?

Elektronstråler tilbød en lovende løsning. Ifølge en teori udviklet fra nyere videnskabelige undersøgelser af, hvordan støv naturligt lofter på månens overflade, sådan en anordning kunne forvandle de elektriske ladninger på støvpartikler til et våben mod dem. Hvis du rammer et lag støv med en strøm af elektroner, Wang sagde, den støvede overflade vil opsamle yderligere negative ladninger. Pak nok ladninger ind i mellemrummene mellem partiklerne, og de kan begynde at skubbe hinanden væk - ligesom magneter gør, når de forkerte ender presses sammen.

"Anklagerne bliver så store, at de frastøder hinanden, og så kommer der støv ud af overfladen, " sagde Wang.

Elektron brusere

For at teste ideen, han og hans kolleger fyldte et vakuumkammer med forskellige materialer belagt i en NASA-fremstillet "månesimulant" designet til at ligne månestøv.

Og helt sikkert, efter at have rettet en elektronstråle mod disse partikler, støvet væltede af, normalt på få minutter. Tricket virkede på en bred vifte af overflader, også, inklusive rumdragt stof og glas. Denne nye teknologi har til formål at rense de fineste støvpartikler, som er svære at fjerne med børster, sagde Wang. Metoden var i stand til at rense støvede overflader med et gennemsnit på omkring 75-85%.

"Det fungerede ret godt, men ikke godt nok til at vi er færdige, " sagde Farr.

Forskerne eksperimenterer i øjeblikket med nye måder at øge renseeffekten af ​​deres elektronstråle.

Men studiemedforfatter Mihály Horányi, en professor i LASP og Institut for Fysik ved CU Boulder, sagde, at teknologien har et reelt potentiale. NASA har eksperimenteret med andre strategier til at kaste månestøv, ved at indlejre netværk af elektroder i rumdragter. En elektronstråle, imidlertid, kan være meget billigere og nemmere at rulle ud.

Horányi forestiller sig, at en dag, Måneastronauter kunne simpelthen lade deres rumdragter blive hængende i et særligt rum, eller endda uden for deres levesteder, og rense dem efter at have brugt en lang dag på at sparke støv op udenfor. Elektronerne ville klare resten.

"Du kunne bare gå ind i en elektronstrålebruser for at fjerne fint støv, " han sagde.