 |
Статьи по астрономии
|
|
|
|
Рассылка
|
|
|
Голосование
|
|
|
|
Реклама
|
|
|
|
|
|
|
Главная
Статьи
Статьи NASA на русском
|
Средство против лунной пыли
|
16 05/06
|
|
Рубрика:
Статьи NASA на русском
Автор:
NASA
|
Просмотров: 57
Оригинальная версия»
|
|
|
|
Как бороться с лунной пылью? Как уберечь будущих межпланетных первопроходцев от нее? Ученые НАСА предлагают свои методики.
|
|
Вы когда-нибудь получали хрупкую вещь, упакованную в коробку, заполненную шариками пенопласта? Запустите руки в шарики из пенопласта в поисках этой вещи, и когда вы их вынете наружу, то увидите, что шарики прилипли к рукам. Попытайтесь стряхнуть их, но не тут-то было — вместо этого они отскакивают, кажется, лишь для того, чтобы прилипнуть к вашим ногам или еще к чему-нибудь. Чем меньше эти шарики, тем более цепкими они кажутся. На самом деле, если вы разделите шарик пенопласта на мелкие кусочки, то эти крошечные легкие кусочки будет практически невозможно стряхнуть.
Это явление представляет собой классический пример статического прилипания.
Оно также характерно для лунной — и, возможно, для марсианской — пыли.
Дюжина астронавтов миссии Аполлон, которые высаживались на Луне в период между 1969 и 1972гг., обнаружили, что лунная пыль неожиданно превратилась в серьезную проблему. Она не только оказалась настолько абразивной, что частично проникала через наружные перчатки космического скафандра, но также прилипала ко всему. Чем больше они старались отряхнуть ее, тем больше она забивалась в ткань скафандра.
Вверху: Крошечная, зазубренная крупинка лунной пыли. Автор микро-фотографии: Дэвид Маккей, NASA/Космический Центр Джонсона.
Частично лунная пыль обязана своим прочным прилипанием острым, неровным краям отдельных крупинок пыли, сформировавшихся за миллионы лет метеоритных ударов, которые неоднократно плавили камни, превращая их в стекло, а затем дробили эти стекловидные камни на порошкообразные крупинки стекла. Заостренные края этих крупинок были словно когти, которые цеплялись за различные предметы подобно микроскопическим заусенцам.
Другой причиной был электростатический заряд пыли. На Луне, жесткие, неэкранированные ультрафиолетовые лучи Солнца обладают достаточной энергией для того, чтобы удалить электроны из верхних слоев реголита (почвы), сообщая поверхности каждой частицы пыли результирующий положительный заряд. Чем меньше размер частиц, тем меньше их масса и тем больше площадь их заряженной поверхности, и, значит, тем больше они прилипают — подобно измельченным шарикам пенопласта.
Группа, возглавляемая Карлосом И. Калле (Carlos I. Calle) (ведущим специалистом Лаборатории Электростатики и Физики Поверхности NASA при Космическом Центре Кеннеди), однако, применила немного интеллектуального дзюдо, для того чтобы найти способ использовать электростатический заряд крупинок пыли в своих целях, для их отталкивания. На самом деле, они предложили по-новому использовать старую идею.
“В 1970-х, специалист в области электротехники, профессор Сеничи Масуда (Senichi Masuda) из Токийского Университета — хорошо известный как первопроходец в области электростатики — предложил использовать 'электрозанавес'”, вспоминает Калле.
Масуда, даже не думая о Луне или Марсе, работал над воздухо-очистными фильтрами. Поскольку частицы смога часто являются зараженными, Масуда предложил опытный образец того, что он называл электрозанавесом.
По существу, этот электрозанавес представлял собой ряд параллельных электродов — тонких медных проводов — расположенных на расстоянии примерно одного сантиметра (пол дюйма) друг от друга на монтажной плате. Масуда подавал на них переменный ток, подобный току от обычной стенной розетки. Слово “переменный” относится к тому факту, что электроны в проводах должны быстро — 60 раз в секунду в США, 50 раз в секунду в Европе — перемещаться вперед и назад по проводам, вместо того, чтобы перемещаться в одном направлении, как в случае постоянного тока от аккумулятора.
Вверху: Схема оригинального “электрозанавеса” профессора Сеничи Масуда, около 1971 г.
Но вместо подачи переменного тока на все параллельные электроды одновременно, Масуда поступил оригинально. Он немного отсрочил подачу тока на каждый последующий электрод. Эта небольшая задержка привела к тому, что электромагнитное поле каждого электрода не совпадало по фазе со своими соседями, создавая тем самым электромагнитную волну, которая быстро проходила горизонтально через поверхность, на которой располагались электроды. Более того, любые заряженные частицы, лежащие на этой поверхности, поднимались вверх и перемещались этой блуждающей электромагнитной волной, как если бы они были серферами, подхваченными океанской волной.
Теперь перенесемся вперед, в настоящее: увидев, как марсианская пыль, которая собралась на панели солнечных батарей корабля Mars Pathfinder, лишила его электрической энергии и ухудшила его эксплуатационные характеристики, Калле и его сотрудники задумались над тем, нельзя ли адаптировать вышеописанный электрозанавес для того, чтобы защитить от пыли панели солнечных батарей на Луне и на Марсе. В конце концов, рассудил он, “ни астронавт-человек, ни астронавт-робот не могут все время заниматься очисткой окон”.
Чтобы обеспечить пропускание солнечного света, однако, данное устройство будет нуждаться в прозрачных электродах. Таким образом, вместо использования медных проводов, Калле и его коллеги изготовили электроды из оксида индия и титана (ITO), прозрачных полупроводниковых оксидов, “что является сейчас испытанной технологией, используемой в сенсорных экранах карманных компьютеров (персональных цифровых помощников)”, поясняет Калле. Они также передвинули электроды ближе друг к другу — чтобы расстояние между ними составляло лишь несколько миллиметров. Результатом стала прозрачная пленка, “гибкая как лист винила”, которую они называют электродинамическим пылезащитным экраном.
Вверху: Устройство Калле быстро отбрасывает искусственную марсианскую пыль в ходе лабораторного испытания в Космическом Центре Кеннеди. Видео: марсианская пыль, лунная пыль.
Когда прозрачный пылезащитный экран покрывали искусственной лунной или марсианской пылью (что, в основном, представляла собой измельченный вулканический пепел и лаву земных вулканов) и помещали в вакуумную камеру, в которой затем воспроизводилось разреженное атмосферное давление, характерное для Марса или Луны, то он не подводил. Большая часть пыли сбрасывалась в сторону за считанные секунды: видео.
Однако искусственная лунная и марсианская почва не содержит ни чистого железа, ни кусочков стекла, обнаруженных в настоящей лунной пыли. Это различие может повлиять на эффективность пылезащитного экрана. “Я надеюсь, что смогу повторить этот эксперимент еще раз, используя уже настоящую лунную пыль”, говорит он.
В то время как Калле полон оптимизма относительно действенности пылезащитного экрана для больших ровных или немного искривленных поверхностей, таких как панели солнечных батарей и щитки шлемов астронавтов, “защитить от пыли складки ткани космического скафандра будет гораздо труднее”, отмечает он. “ITO достаточно гибкие, но в какой-то момент они ломаются”. Он также трудится над тем, чтобы отрегулировать напряжение, частоту, фазу и другие электрические свойства блуждающей электромагнитной волны, чтобы противостоять большему количеству пыли. Также он хотел бы увидеть, как это изобретение поведет себя в условиях более низкой гравитации.
Нам еще многое нужно сделать, говорит Калле, но настанет день, когда его устройство сможет решить проблемы, связанные с лунной пылью.
Переводчик: Пшеничникова Елена (Бюро переводов "Гольфстрим")
Права на статью, а также фотографические и иные материалы к ней принадлежат NASA
Перевод статьи осуществлен Бюро переводов "Гольфстрим" и размещен на сайте с разрешения NASA
Права на перевод принадлежат ООО "Гольфстрим+"
Копирование перевода статьи, а также фотографических и иных материалов к ней, в целях размещения на иных сайтах в сети интернет, а также для издания и распространения в бумажном варианте, в том числе, но не исключая иного, в журналах, газетах, книгах и прочее, возможно только с разрешения ООО "Гольфстрим+", по согласованию с NASA. |
|
|
|