Elektroder i rumdragter kunne beskytte astronauter mod skadeligt støv på Mars

"Derfor, når støvpartikler falder ind på overfladen af ​​ERD, forskydes støvpartiklerne gennem en kombination af elektrostatiske og dielektroforetiske kræfter (på grund af det store elektriske felt), som virker på henholdsvis ladede og uladede partikler inde i støvet. Dette virker til at forskyde støvpartikler i en retning vinkelret på elektroderne, hvilket resulterer i rydning af ERD-overfladen."

For at evaluere ydeevnen af ​​deres foreslåede system udviklede Griggs og prof. Berthoud et eksperiment for at undersøge flere nøglevariabler. Dette omfattede frekvensen og amplituden af ​​firkantbølger, afstanden mellem elektroderne, hældningen af ​​overfladen af ​​ERD, afstanden mellem elektroderne og støvlaget og materialet på overfladen, hvorfra støv fjernes. Det første skridt var at producere analytiske modeller, hvilket var en ekstremt kompleks opgave for dette system, og tidligere numeriske modeller var ikke særlig nyttige.

"Til dette arbejde blev en enklere model derfor udledt ved hjælp af Couloumbs lov og dielektroforeseloven til en foreløbig forudsigelse af effekten af ​​parametre, herunder firkantbølgeamplitude, elektrodeafstand og støv-elektrode-adskillelse (den faktiske afstand mellem elektroderne og støvpartiklerne, de arbejder for at fjerne) på systemets ydeevne," sagde Griggs. Det næste trin var at forberede et eksperiment, der ville kvantificere den optimale ydeevne og opførsel af det foreslåede system og måle dets virkninger. Som Griggs beskrev:

"To målinger blev udviklet til at kvantificere og sammenligne systemets ydeevne under test:rydningsydelse (% af overfladen, der var klar, indeholdt ikke støvpartikler) og rydningshastighed (en normaliseret rydningshastighed baseret på den tid, det tager at gå fra 5. % til 60 % af den endelige rydningsydelse). En lang række parametre blev eksperimentelt undersøgt, inklusive frekvensen og amplituden af ​​firkantbølger påført på tværs af elektroderne. Systemet blev derefter påført til at fjerne støv fra det ydre lag af rumdragter af Orto-stof (det ydre lag af rumdragter) mellem systemet og et lag af støvpartikler."

Ud fra deres test fandt de ud af, at systemet opnåede en optimal rydningsydelse på 98 %, når det blev integreret direkte under et lag af støvpartikler. Dette faldt dog markant, da det ydre lag blev indført på grund af den øgede afstand mellem systemet og støvpartikler. Som et resultat konkluderer de, at dette system sandsynligvis skal integreres direkte i det ydre lag af rumdragter for at øge ydeevnen, muligvis vævet ind i selve stoffet. Systemet tilbyder en ikke-slibende metode til fjernelse af støv, hvilket er afgørende for fremtidige Mars-missioner.

Som Griggs opsummerede, er der dog behov for yderligere justeringer, før teknologien kan bruges på fremtidige missioner. Derudover rækker de potentielle fordele ud over astronauternes sundhed og fjernelse af støv fra rumdragter:

"Dette koncept er allerede blevet udforsket med succes, selvom det i sagens natur kompromitterer integriteten af ​​det ydre lag af rumdragten. Teknologien kræver derfor forfining før anvendelse på fremtidige Mars-missioner. Teknologien giver et passende alternativ til de mekaniske metoder til støv fjernelse brugt på de kortlange Apollo-missioner (børstning og støvsugning), som er uegnede til længere Mars-missioner på grund af deres slibende effekt på rumdragterne. Det er derfor også en meget lovende teknologi til fjernelse af støv i andre applikationer som f.eks. støvfjernelse fra solpaneler eller optiske enheder, som vil være afgørende i fremtidige Mars-missioner."

Flere oplysninger: Benjamin M. Griggs et al., Udvikling af elektrostatisk fjernelsessystem til anvendelse i støvfjernelse fra Mars rumdragter, Acta Astronautica (2024). DOI:10.1016/j.actaastro.2024.02.016

Journaloplysninger: Acta Astronautica

Leveret af Universe Today