Mgła ciekłego azotu może oczyścić uporczywy pył księżycowy

Aerozol ciekłego azotu opracowany przez naukowców z Washington State University może usunąć prawie cały symulowany pył księżycowy ze skafandra kosmicznego, potencjalnie rozwiązując poważne wyzwanie dla przyszłych astronautów lądujących na Księżycu.

Opryskiwacz usunął ponad 98% symulowanego pyłu księżycowego w środowisku próżniowym przy minimalnym uszkodzeniu skafandrów kosmicznych, osiągając lepsze wyniki niż jakiekolwiek wcześniej badane techniki. Naukowcy piszą o swojej pracy w czasopiśmie, akt kosmiczny.

Podczas gdy ludziom udało się umieścić ludzi na Księżycu, po prostu nie wymyślili, jak utrzymać go tam w czystości. Podobnie jak twardszy orzeszek ziemny, księżycowy pył przykleja się do wszystkiego, czego dotknie. Gorzej niż zapakowane orzeszki ziemne, pył składa się z bardzo drobnych cząstek, które mają konsystencję pokruszonego włókna szklanego.

„Księżycowy pył jest naładowany elektrostatycznie, jest ścierny i dostaje się wszędzie, co sprawia, że ​​jest to bardzo trudny materiał do pracy” – powiedział Ian Wells, pierwszy autor artykułu i starszy w Kolegium Inżynierii Mechanicznej i Materiałowej WSU. „Otrzymujesz minimalną cienką warstwę kurzu, która po prostu pokrywa wszystko”.

Podczas sześciu wypraw Apollo na Księżyc w latach 60. i na początku lat 70. astronauci próbowali usunąć kurz ze skafandrów za pomocą pędzla, ale nie działało to zbyt dobrze. Małe i ścierne cząstki pyłu mogą dostać się do silników i urządzeń elektronicznych. Założyli również skafandry kosmiczne, niszcząc ich pieczęcie i czyniąc niektóre bardzo drogie skafandry bezużytecznymi. Astronauci cierpieli również na „księżycowy katar sienny”, a naukowcy uważają, że długotrwałe narażenie na pył może spowodować uszkodzenie płuc podobne do czarnej choroby płuc.

„Stworzyło to wiele problemów, które wpłynęły na misje, a także na astronautów po powrocie do domu” – powiedział Wells.

Misja NASA Artemis ma na celu wylądowanie pierwszej kobiety i pierwszej kolorowej osoby na Księżycu w 2025 roku w nadziei na założenie tam bazy do dalszej eksploracji planet, więc są zainteresowani znalezieniem rozwiązania problemu pyłu księżycowego.

W swojej pracy zespół badawczy zademonstrował swoją technologię, która wykorzystuje efekt Leidenfrosta do czyszczenia skafandrów kosmicznych. Efekt można zobaczyć, gdy na gorącą patelnię wlewa się zimną wodę, która podnosi się i przesuwa po patelni. Podczas rozpylania bardzo zimnego ciekłego azotu na cieplejszy, pokryty pyłem materiał cząsteczki pyłu rozpraszają się i unoszą na oparach azotu.

Zespół przetestował swoją metodę czyszczenia w normalnych warunkach atmosferycznych i próżni, podobnie jak w przestrzeni kosmicznej, przy czym aerozole działały lepiej w atmosferze próżni.

Rozpylony ciekły azot był znacznie łagodniejszy dla materiałów skafandra niż inne metody czyszczenia. Podczas gdy szczotka uszkodziła materiał skafandra już po jednym czyszczeniu, rozpylenie ciekłego azotu zajęło 75 cykli, zanim doszło do uszkodzenia.

Innowacyjny pomysł naukowców na sprzątanie zdobył w zeszłym roku główną nagrodę w wyzwaniu Innovative and Innovative Ideas (BIG) NASA. Oprócz Wellsa, badaczami na studiach licencjackich w artykule byli John Posey i Nathaniel Sweets. Projektem kierował Jacob Leachman, adiunkt w Szkole Inżynierii Mechanicznej i Materiałowej.

Naukowcy pracują teraz nad zrozumieniem i modelowaniem złożonych interakcji między cząstkami pyłu a ciekłym azotem, które umożliwiają działanie procesu czyszczenia. Mają także nadzieję przeprowadzić dalsze testy technologii w warunkach znacznie bliższych przestrzeni kosmicznej, takich jak grawitacja księżycowa.