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重返月球办法受阻 小小月尘或是缘由

2019-11-26 科技日报 陈东 赵汉斌
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  自从1972岁尾阿波罗17号义务完成今后,人类就再也没有踏足过月球,人类摸索月球的研究却从未停止过。月球离我们如此之近,但登月对我们来讲依然是个艰苦的义务。

  几十年间,人类从未停止过摸索月球的办法。中国、美国、印度、以色列等都城实施过各类探月工程。以色列的月球探测器在最后时辰坠毁在月面,成果还制造了“最强生物”水熊虫来临月球的话题。无人探测器登月都如此之难,更何况将人奉上月球。

  是甚么阻挡着我们重返月球的脚步?令人不测的是,登月最大年夜的妨碍之一,来自于月球上的那些渺小的尘埃——月尘。近日,美国国度航空航天局(NASA)研究团队称,其研发的、本来用于卫星部件的涂层,也能够应用于宇航服上,欲望能让宇航员同电子设备一样合营抵抗月尘的“进击”。

  月球“花粉症” 阻挡人类探月脚步

  1969年,阿波罗11号宇宙飞船在月面降低,引擎扬起大年夜量尘云,经久不散,使上岸月球变得相当艰苦。小小尘土,居然推延了宇航员的出舱活动时间;当他们鼓起勇气走出宇宙飞船时,阶梯上的月尘又让人直打滑;当踏上月面后,粗糙的月尘居然硬生生地把宇航服上的靴子磨掉落了一层!纤细的月尘还会划破宇航服,乃至擦伤防护罩玻璃。

  最要命的是,登月设备的太阳能电池本来在接收阳光照射后,能释放电流并将电压数据传回地球。可是,当月尘颗粒沾上电池外面时,也盖住了阳光,让电压数值降低。

  在宇航员从月眼前往上岸舱后,舱内的宇航员相继出现咽喉苦楚悲伤、鼻塞、打喷嚏、流泪等症状。他们描述说,闯进航天器里的月尘,“闻起来就像熄灭的炸药一样”。阿波罗17号航天员哈里森·施密特把这类月尘惹起的症状叫做“月球花粉症”,曾登上过月球的12小我中,或多或少都出现过此症状,过了很多天赋稍微减缓。躲在飞船和宇航服里的月尘,乃至随着回到了地球。一名在地球上赞助阿波罗11号机组人员从落满月尘的太空舱中脱身的大夫,也经历了“月球花粉症”。这类“囧”态,是人类在登月之前始料未及的。

  阿波罗17号宇航员尤金·塞尔南是最后一个在月球下行走的人。他在回归的报告请示中说:“尘土能够是我们在月球长停止科考操作的最大年夜妨碍之一。我认为我们可以克服其二心思、物理或机械的困难——除尘土。”

  锋利又带电 人员设备都被“威逼”

  那么这些飞扬的尘埃颗粒又是从哪里来的呢?我们知道,月球外面覆盖着由岩石碎屑和尘埃构成的月壤,月壤普通有5至10米厚,它是在月球地质汗青时代由有数陨石撞击、宇宙射线和太阳风辐照、大年夜幅度温度变更招致的月球岩石破裂等身分所构成的。飞船降低、宇航员在松懈的月壤下行走,都邑高调地扬起月尘,经久不散。

  1969年至1972年间12名阿波罗宇航员曾在月球外面行走,他们的遭受让迷信家和工程师们展开了对月尘的深刻研究。如今,人们已根本懂得,月尘是几十亿年以来陨石对月面上的激烈撞击所形成的,这类巨大年夜的撞击力让以硅酸盐为主的月球外面岩石产生了有数的硅酸盐颗粒;同时,撞击产生的高温还使得这些颗粒玻璃化。由于月球重力只要地球重力的16.6%,这些颗粒物可以长时间悬浮在月球外面。在地球上,类似纤细颗粒的外面在风和水流的经久腐蚀感化下会变得腻滑;但在月球上没有这类腐蚀感化,这些颗粒尖利而锋利的边沿得以长时间保持。

  更加严重的是,由于月球外面没有大年夜气层的保护,太阳风带电粒子流的冲击使得这些尘埃产生了静电,从而易于成团并吸附在仪器设备和宇航服外面,防不堪防并且难以清除。

  月尘的影响还远不止让宇航员打几个喷嚏那么简单,它对登月仪器设备乃至全部飞翔器的安然影响才是最致命的。

  迷信家们发明,月尘覆盖在仪器设备外面,会激起很多毛病, 包含机械构造卡逝世、密封机构掉效、光学体系灵敏度降低、部件磨损和热控体系毛病。当月尘集合在太阳能电池板外面时,则直接影响太阳能电池的输入。月尘还常进入机械设备外部,极易惹起设备过度磨损。在阿波罗筹划中,样品箱真空泵的破坏就拜月尘所赐。而它悄无声气地钻进电子设备,会堆积在各个部位,招致设备出现散热成绩或短路等弗成思议的毛病。

  为此,航天员必须花大年夜量的宝贵时间来清除各类设备外面上的月尘,然则应用刷子清除月尘不只非常艰苦,还轻易擦伤器件外面。另外,由于月尘颗粒边沿锋利,在与宇航员或航天器碰撞时,存在划破宇航服、乃至划伤飞船外面等的能够性,从而危及宇航员的生命。

  此前,由十几位迷信家构成的国际团队曾对人类经久裸露于月尘下的影响展开过研究, 他们发明月尘对人体安康的威逼巨大年夜。月尘类似我们四周空气中的PM10、PM2.5颗粒物,但由于它具有锋利的锯齿状边沿,极具腐化性,乃至具有必定的辐射性,其伤害远大年夜于地球上类似的颗粒物。比人的头发丝直径细50倍的月尘微粒,可在肺部逗留数月,其逗留时间越长,对人产生副感化的机会就越大年夜。今朝,吸入月尘的潜伏伤害还没有完全弄清楚,但已有研究注解,月球泥土模仿物经久裸露后会对植物的肺和脑细胞形成毁伤。

  研究应对筹划 指引将来摸索办法

  迷信家们指出,要想完全处理月尘带来的伤害,还须要做进一步的深刻研究。对月尘物理性质的研究成果,也预示着,假设人类上岸类似的外太空情况,如在火星也极有能够会遇上类似月尘的“火星尘”成绩。是以,研究应对月尘的筹划,对下一步太阳系内类地行星的摸索极具指导意义。

  2016年前后,波音公司一名名叫卡维娅·曼亚普的工程师与来自美国国度航空航天局(NASA)格伦研究中间的迷信家协作,提出了主动除尘和主动除尘的处理筹划。主动除尘就是用类似静电除尘的筹划,经过过程让构造特别的、有必定面积的纤维织物带电后,主动吸附月尘。在模仿情况下,它可吸附接近90%的尘埃颗粒物;而主动除尘是指应用一种特别涂料来中和带静电的颗粒物,并阻拦其集合于涂料外面。今朝,这个项目曾经成功请求了专利,但还未见产品问世。

  此条件到的NASA所研发的涂层,是其小行星、月球和火星卫星情况静态照应筹划的一部分。这类涂层由二氧化钛的原子层构成,应用一种叫做原子层堆积的先辈技巧将二氧化钛涂覆到涂料的干颜料上,借助二氧化钛和紫外辐射的光化学反响,来清除月尘及类似颗粒物的影响。

  可以预感,在不久的将来,人类科技的进步可极大年夜降低类似月尘的颗粒物对人类将来太空摸索的影响。我们信赖,不管甚么尘埃,都没法阻挡人类摸索太空的办法。

  (陈东系中国迷信院云南地理台高等工程师)

打印 义务编辑:侯茜

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