NASAs belægningsteknologi kan hjælpe med at løse månens støvudfordring

En avanceret belægning, der nu testes ombord på den internationale rumstation til brug på satellitkomponenter, kan også hjælpe NASA med at løse en af ​​dens sværeste udfordringer:hvordan man holder Månens uregelmæssige form, knivskarpe støvkorn fra at klæbe til stort set alt, hvad de rører ved, inklusive astronauternes rumdragter.

Selvom belægningen ikke oprindeligt var beregnet til månens støvsprængning, "det er overbevisende for denne ansøgning, " sagde Bill Farrell, en videnskabsmand ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som leder en NASA-sponsoreret forskningsorganisation, Dynamisk reaktion af miljøerne ved asteroider, månen, og måner på Mars, eller DREAM2, som studerer måne- og marsmiljøet. Agenturet anser månestøv for at være blandt de største udfordringer at afbøde, da det sigter mod at etablere bæredygtig udforskning af Månen inden 2028 under dets Artemis-program.

Afbødende elektrisk opbygning

Goddard-teknologerne Vivek Dwivedi og Mark Hasegawa skabte oprindeligt belægningen til et lige så vigtigt job:de ønskede at skabe en belægning, der ville hjælpe med at "bløde" opbygningen af ​​elektriske ladninger, der kan ødelægge rumfartøjets elektronik. Disse potentielt afsluttende opbygninger opstår, når rumfartøjer flyver gennem plasma fundet i Jordens magnetosfære. Plasma indeholder fangede ladede partikler, der leder elektricitet, bidrager til opbygningen.

Hasegawas idé var at bruge en avanceret teknologi kaldet atomlagsaflejring til at påføre supertynde film af indiumtinoxid - en effektiv forbindelse til at sprede elektriske ladninger - på tørre pigmenter af maling. Når det er blandet, malingen kunne derefter belægges på radiatorer og andre rumfartøjskomponenter for at hjælpe med at afbøde opbygningen af ​​elektriske ladninger.

Brugt allestedsnærværende af industrien, atomlagsaflejring involverer at placere et substrat eller en prøve inde i et reaktorkammer, som er som en ovn, og pulserende forskellige typer gasser for at skabe en ultratynd film, hvis lag bogstaveligt talt ikke er tykkere end et enkelt atom. Skønheden ved denne teknik er, at den kan anvendes på stort set alt, inklusive tredimensionelle objekter.

For at teste effektiviteten af ​​den pigmentbehandlede maling, Dwivedi og hans team forberedte derefter en håndfuld coatede kuponer eller oblater, som nu udsættes for plasma fra en eksperimentpalle ombord på den internationale rumstation. Hasegawa og Dwivedi forventer at få deres prøver senere på året til analyse.

Samme plasma, Samme besvær

Det viser sig, plasmaet, der kan beskadige elektronik, når rumfartøjer flyver gennem Jordens magnetosfære, er også kilden til Månens støvproblem.

Månens støv består af ultrasmå korn - dannet af millioner af års meteoritnedslag, der gentagne gange knuste og smeltede sten, skabe små glasskår og mineralfragmenter. Ikke alene kan de rejse med orkanlignende hastigheder, men de klæber også til alle typer overflader, ikke kun på grund af deres takkede kanter, men også på grund af deres elektrostatiske ladning.

På Månens dagside, barske, Uafskærmet ultraviolet stråling fra Solen sparker elektroner væk fra støvpartiklerne i de øverste lag af månens regolit eller jord, giver overfladen af ​​hver støvpartikel en netto positiv ladning. På den mørke side såvel som i polarområderne, situationen er lidt anderledes. Plasma, der strømmer ud fra Solen, oplader også månens overflade, men, I dette tilfælde, det afsætter elektroner og skaber en netto negativ ladning. Det bliver mere komplekst ved terminatoren, hvor de to sider mødes, og endnu stærkere elektriske felter udvikles - som alle kan påvirke mennesker eller teknologi, der lander på Månen.

For astronauter, situationen vil blive værre, fordi de bærer deres egen ansvar og, som Apollo-missionerne viste, vil tiltrække støv, når de vandrer omkring Månen. Fordi NASA har kigget på Månens sydlige pol for mulig menneskelig beboelse, det er især vigtigt, at NASA udvikler effektive måder at sprede disse afgifter på, sagde Dwivedi.

Det fik Dwivedi til at tænke. Hvorfor ikke påføre belægningen på Moon rovere og endda levesteder, eller bruge atomlagsaflejring til at behandle fibrene i rumdragtsmateriale?

"Vi har udført en række undersøgelser, der undersøger månestøv. Et nøglefund er at gøre den ydre hud på rumdragterne og andre menneskelige systemer ledende eller dissiperende, " sagde Farrell. "Vi, faktisk, har strenge ledningsevnekrav på rumfartøjer på grund af plasma. De samme ideer gælder for rumdragter. Et fremtidigt mål er, at teknologien skal producere ledende hudmaterialer, og dette er ved at blive udviklet."

Mere forskning i gang

Arbejder i samarbejde med Farrell, Dwivedi og hans team, herunder University of Maryland-forsker Raymond Adomaitis, planlægger nu at forbedre deres evne til at afsætte atomlag yderligere. Holdet planlægger at bygge en større reaktor, eller ovn, at øge udbyttet af det ladningsdæmpende pigment, som de så ville anvende på kuponer og rumdragtsmateriale til test.

"Konstruktion af et stort volumen atomare lagaflejringssystem for at skabe kits, der kan belægge store overfladeområder, såsom rover overflader, til test kan yderligere gavne teknologier til måneudforskning, " sagde Farrell.