Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một giải pháp mới cho vấn đề làm sạch mùa xuân trên mặt trăng: Tại sao không loại bỏ bụi bẩn bằng cách sử dụng một chùm electron?
Một nhóm nghiên cứu do Đại học Colorado Boulder dẫn đầu đang đi tiên phong trong một giải pháp mới cho vấn đề làm sạch mùa xuân trên mặt trăng: Tại sao không loại bỏ bụi bẩn bằng cách sử dụng một chùm electron?
Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Acta Astronautica đánh dấu bước mới nhất khám phá một nấc thang dai dẳng, và có lẽ đáng ngạc nhiên, trong giấc mơ của loài người về việc chiếm giữ mặt trăng: bụi. Các phi hành gia đi bộ hoặc lái xe trên bề mặt Mặt Trăng sẽ tạo ra một lượng lớn vật chất tốt này, còn được gọi là regolith.
Xu Wang, một cộng sự nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Không gian (LASP) tại CU Boulder cho biết: “Nó thực sự khó chịu. “Bụi mặt trăng bám vào tất cả các loại bề mặt – bộ quần áo vũ trụ, tấm pin mặt trời, mũ bảo hiểm – và nó có thể làm hỏng thiết bị.”
Vì vậy, ông và các đồng nghiệp đã phát triển một giải pháp khả thi – một giải pháp sử dụng chùm tia điện tử, một thiết bị bắn ra một dòng tập trung (và an toàn) gồm các hạt năng lượng thấp, tích điện âm. Trong nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã nhắm một công cụ như vậy vào một loạt các bề mặt bẩn bên trong buồng chân không. Và, họ phát hiện ra bụi vừa bay đi.
Tác giả chính Benjamin Farr, người đã hoàn thành công trình khi còn là sinh viên đại học ngành vật lý tại CU Boulder cho biết: “Nó thực sự nhảy vọt”.
Các nhà nghiên cứu vẫn còn một chặng đường dài phía trước trước khi các phi hành gia ngoài đời thực có thể sử dụng công nghệ này để thu dọn hàng ngày. Tuy nhiên, Farr cho biết những phát hiện ban đầu của nhóm nghiên cứu cho thấy rằng các đám bụi chùm tia điện tử có thể là vật cố định của các căn cứ trên mặt trăng trong tương lai không xa.
Đã tiêu thuốc súng
Tin tức có thể là âm nhạc đến tai của nhiều phi hành gia thời Apollo. Một số nhà tiên phong trong lĩnh vực không gian này đã phàn nàn về bụi mặt trăng, chúng thường cản trở nỗ lực làm sạch ngay cả sau khi chải mạnh. Harrison “Jack” Schmitt, người đã đến thăm mặt trăng với tư cách là thành viên của Apollo 17 vào năm 1972, đã phát triển phản ứng dị ứng với vật liệu này và nói rằng nó có mùi giống như “thuốc súng đã qua sử dụng”.
Wang giải thích vấn đề với bụi mặt trăng là nó không giống như những thứ tích tụ trên giá sách trên Trái đất. Bụi mặt trăng liên tục được tắm trong bức xạ từ mặt trời, một vụ bắn phá mang lại điện tích cho vật liệu. Lần lượt, khoản phí đó làm cho bụi thêm dính, gần giống như một chiếc tất vừa thoát ra khỏi máy sấy. Nó cũng có một cấu trúc riêng biệt.
Bụi mặt trăng rất lởm chởm và mài mòn, giống như những mảnh thủy tinh vỡ.
Câu hỏi mà nhóm của anh ấy phải đối mặt sau đó là: Làm thế nào để bạn loại bỏ chất bám tự nhiên này?
Chùm tia điện tử đưa ra một giải pháp đầy hứa hẹn Theo một lý thuyết được phát triển từ các nghiên cứu khoa học gần đây về cách bụi bay tự nhiên trên bề mặt Mặt trăng, một thiết bị như vậy có thể biến điện tích trên các hạt bụi thành vũ khí chống lại chúng. Wang cho biết, nếu chúng ta va vào một lớp bụi với một dòng electron, bề mặt bụi đó sẽ thu thêm các điện tích âm. Khi đã đủ điện tích vào khoảng trống giữa các hạt, và chúng có thể bắt đầu đẩy nhau – giống như nam châm làm khi các đầu sai bị ép vào nhau.
Các điện tích trở nên lớn đến mức chúng đẩy nhau, và sau đó bụi bay ra khỏi bề mặt.
Phòng tắm điện tử
Để thử nghiệm ý tưởng này, ông và các đồng nghiệp đã đưa vào một buồng chân không với nhiều vật liệu khác nhau được phủ trong một “chất mô phỏng mặt trăng” do NASA sản xuất được thiết kế giống với bụi mặt trăng.
Và chắc chắn, sau khi nhắm một chùm điện tử vào những hạt đó, bụi sẽ đổ ra, thường chỉ trong vài phút. Thủ thuật này cũng hoạt động trên nhiều loại bề mặt, bao gồm cả vải và thủy tinh. Công nghệ mới này nhằm mục đích làm sạch các hạt bụi mịn nhất, khó loại bỏ bằng chổi. Phương pháp này có thể làm sạch các bề mặt bị bám bụi trung bình khoảng 75-85%.
“Nó hoạt động khá tốt, nhưng không đủ tốt để chúng tôi hoàn thành,” Farr nói.
Các nhà nghiên cứu hiện đang thử nghiệm những cách mới để tăng khả năng làm sạch của chùm điện tử của họ.
Nhưng đồng tác giả nghiên cứu Mihály Horányi, giáo sư tại LASP và Khoa Vật lý tại CU Boulder, nói rằng công nghệ này có tiềm năng thực sự. NASA đã thử nghiệm các chiến lược khác để loại bỏ bụi mặt trăng, chẳng hạn như bằng cách nhúng mạng lưới điện cực vào bộ vũ trụ. Tuy nhiên, một chùm điện tử có thể rẻ hơn và dễ dàng hơn rất nhiều.
Horányi tưởng tượng rằng một ngày nào đó, các phi hành gia mặt trăng có thể đơn giản để bộ đồ vũ trụ của họ treo trong một căn phòng đặc biệt, hoặc thậm chí bên ngoài môi trường sống của họ, và dọn dẹp chúng sau một ngày dài bụi bặm bên ngoài. Các electron sẽ làm phần còn lại.
Ông nói: “Bạn có thể bước vào phòng tắm tia điện tử để loại bỏ bụi mịn.”
Các đồng tác giả khác trong nghiên cứu mới bao gồm John Goree của Đại học Iowa và Inseob Hahn và Ulf Israelsson của Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Colorado tại Boulder cung cấp . Bản gốc do Daniel Strain viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :