NASA-udviklet belægning undersøgt til beskyttelse af Smithsonian-prøver

En teknologi, der har beskyttet nogle af NASAs højest profilerede rumobservatorier mod potentielt skadelig molekylær forurening, bliver nu vurderet som en mulig løsning til beskyttelse af Smithsonian Institutions kulturelle artefakter og naturvidenskabelige prøver.

I henhold til en Space Act-aftale med Smithsonian Institution's National Museum of Natural History, Nithin Abraham, en termisk belægningsingeniør ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og museumskonservatorer tester effektiviteten af ​​den patentanmeldte Molecular Adsorber Coating, eller MAC. Goddard-ingeniører skabte oprindeligt teknologien til at indfange afgassede molekylære forurenende stoffer, så de ikke kunne klæbe til følsomme instrumenter og komponenter.

Lavet af zeolit, et mineral, der er meget brugt til vandrensning, og en kolloid silica, der fungerer som en lim, MAC er meget permeabel og porøs – egenskaber, der gør det muligt for den at fange forurenende stoffer, der udgasser i en proces, der ligner det, der skaber lugten af ​​nye biler i køretøjer. Fordi det ikke indeholder flygtige organiske stoffer, belægningen i sig selv forårsager ikke yderligere afgasning. Let at bruge, belægningen kan påføres direkte på selve hardwaren eller på paneler af varierende størrelse, der indsættes i instrumenthulrum og testkamre.

Målforurening:Kviksølvdamp

Under den etårige forskningsindsats, der startede sidste sommer, Goddard og museumspersonale er ved at afgøre, om MAC kan reducere tilstedeværelsen af ​​kviksølvdampe og andre forurenende stoffer, som afgiver gas fra plante- og mineralprøver. Disse forurenende stoffer pletter specialdesignede metalskabe på Museum Support Center i Suitland, Maryland, et vidtstrakt opbevaringsanlæg, der rummer mere end 54 millioner indsamlingsgenstande.

Disse afgassede kemikalier udgør sundhedsrisici for mennesker og nedbrydning af prøver, sagde samlingsprogrammets konservator Catharine Hawks, som har brugt en lang række teknikker og materialer til at optage og holde fordampede forurenende stoffer i både udstillede og opbevarede prøver. "Konservatorer står konstant over for problemer med flygtige forurenende stoffer - enten krydskontaminering blandt indsamlingsmaterialer eller forurenende stoffer, der kommer fra materialer, der bruges med samlinger, sagde hun. Derfor vi har altid brug for teknologier til at yde beskyttelse."

Læring af den Goddard-udviklede belægning, Hawks sagde, at hun og andre museumskonservatorer mente, at det var umagen værd at udforske MAC's effektivitet inden for artefaktbeskyttelse. Abraham var enig. "Vi troede, at dette samarbejde gav os en interessant mulighed for at udforske, hvordan MAC ville klare sig i jordbaserede miljøer, " sagde hun. "Vi har ret omfattende testet belægningen for at afbøde afgasning i vakuummiljøer til rumapplikationer, men ikke under omgivende forhold."

NASA bruger

Til dato, NASA-ingeniører har brugt belægningen til at indfange kulbrinter, blødgørere, og silikoner, der udgasser og spredes let inde i termiske vakuumkamre og andre testfaciliteter. For at forhindre disse forurenende stoffer i at klæbe, Abraham og hendes team behandlede specialfremstillede paneler med MAC og placerede dem på strategiske steder inde i disse faciliteter. James Webb rumteleskopet, det avancerede topografiske laserhøjdemålersystem (ATLAS), Global-scale Observations of the Limb and Disk (GULD), og Magnetospheric Multiscale Mission (MMS), blandt andre, har alle nydt godt af MAC, sagde Abraham.

Imidlertid, dets brug har ikke været begrænset til jordbaserede vakuumkamre. NASA's Ionospheric Connection Explorer, eller ICON, mission, som studerer den dynamiske zone i atmosfæren, hvor jordens vejr og rumvejr mødes, gør brug af belægningen.

"Dette er den første flyveapplikation af MAC i et instrumenthulrum, " sagde Abraham. Adskillige MAC-behandlede plader vil afbøde molekylær udgasning i kredsløb i ICONs følsomme langt-ultraviolette instrument. Derudover, NASA's Global Ecosystem Dynamics Investigation, kendt som GEDI, planlægger også at flyve belægningen, når den lanceres i november 2018.

Analyse i gang:Juryen er ude

Målet med museumseksperimentet fokuserede oprindeligt på at afgøre, om mere end 100 MAC-behandlede prøver, der var fastgjort til dørene til tre opbevaringsskabe, kunne adsorbere kviksølvdamp fra både botaniske og kviksølvbaserede mineralmalme. Selvom museet aldrig brugte kviksølvbaserede kemikalier til at bevare sine planteprøver, Hawks sagde, at mange samlere og præparater brugte dem bredt i næsten to århundreder. I betragtning af det faktum, at Smithsonians samlinger kommer fra institutioner verden over og, i nogle tilfælde, er meget gamle, kviksølvafgasning er blevet et vedvarende problem.

Den nyere brug af dampuigennemtrængelige poser har hjulpet med at afbøde afgasningen, sagde Hawks. Imidlertid, før deres brug, kviksølvdampen havde allerede forurenet skabene og viser sig at være modstandsdygtig over for rengøring. "Vi spekulerede på, om MAC-paneler kunne bruges til at optage den resterende damp, der kommer fra disse overflader, " sagde hun. Eksperimentet er siden blevet udvidet for at bestemme nøjagtigt, hvilke forurenende stoffer MAC adsorberer under omgivende forhold, hvor der sker atmosfærisk afgasning af materialer.

Efter at have brugt et år på døren, det er endnu ikke klart, om MAC er effektiv til at fange kviksølvdampe. "Det har været en udfordrende, men indsigtsfuld proces at evaluere dette, " sagde Abraham. Abrahams team vil indsamle alle prøverne i begyndelsen af ​​august og tester nu tidligere eksponerede prøver for at se, hvilke kemiske bestanddele belægningen indsamlede. indledende analyse har vist, at prøverne fanger en række andre forurenende stoffer. Hun forventer endelige resultater om et par måneder.

"Vi ved virkelig ikke, hvor godt MAC'en fungerer, før efter Nithin har afsluttet analysen. Hvorvidt MAC'en er vellykket for kviksølv, vi vil være meget interesserede i at vide om enhver kemisk art teknologien adsorberer, " sagde Hawks.

Abraham er ligeså interesseret. Samarbejdet gav hende mulighed for at studere, hvor godt teknologien fungerer under omgivende eller ikke-vakuumforhold, og hvordan hun og hendes team muligvis kunne skræddersy belægningen for at gøre den endnu mere effektiv til både rum- og terrestriske applikationer. Hun mener også, at dette arbejde kan føre til fremtidige museumssamarbejder, hvilket kan føre til yderligere teknologiforbedringer, for ikke at sige noget om de potentielle licensmuligheder med virksomheder, der fremstiller skabe til prøveopbevaring.

"Dette var en absolut lærerig oplevelse, "Abraham sagde, tilføjer, at holdet planlægger at skrive et teknisk papir om belægningens effektivitet, når testen er afsluttet. "Vi har fået værdifuld viden om bedre måder at teste belægningen på og fremme teknologien til forskellige anvendelser."