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NASA的涂层技术可以帮助解决月尘挑战

更新时间:2020-09-11 18:31点击:

  现在正在国际空间站上测试用于卫星部件的高级涂层,这也可以帮助NASA解决最棘手的挑战之一:如何防止月球形状不规则,锐利的尘埃颗粒粘附到几乎所有接触的物体上,包括宇航员太空服。

NASA的涂层技术可以帮助解决月尘挑战

  NASA戈达德太空飞行中心科学家比尔·法雷尔(Bill Farrell)说:“虽然这种涂层最初并不是为消除月尘而设计的,但它在这种应用中很引人注目。”小行星,月球和火星卫星或DREAM2的环境,用于研究月球和火星环境。该机构认为,月尘是减轻其面临的最大挑战之一,因为它的目标是根据阿耳emi弥斯计划在2028年之前实现对月球的可持续勘探。

  戈达德(Goddard)技术专家维维克·德维迪(Vivek Dwivedi)和马克·长谷川(Mark Hasegawa)最初创造的涂层是一项同样重要的工作:他们希望创造一种涂层,以帮助“消除”可能破坏航天器电子设备的电荷积聚。当航天器飞过地球磁层中发现的等离子体时,就会发生这些潜在的任务积累。等离子体中包含捕获的带电粒子,这些粒子会导电,从而有助于积聚。

  长谷川的想法是使用一种称为原子层沉积的先进技术,将铟锡氧化物(一种有效的消散电荷化合物)的超薄膜涂在油漆的干性颜料上。混合后,可将涂料涂在散热器和其他航天器部件上,以帮助减轻电荷的积累。

  原子层沉积是工业上普遍使用的方法,它涉及将衬底或样品放置在像烤箱一样的反应器室内,并对不同类型的气体进行脉冲处理以形成一层超薄薄膜,其层数实际上不比单个原子厚。该技术的优点在于,它几乎可以应用于任何物体,包括三维物体。

  为了测试经过颜料处理的涂料的有效性,Dwivedi和他的团队随后准备了一些涂覆的试样或薄饼,这些试样或薄饼现在正暴露于国际空间站上实验托盘的等离子体中。长谷川和Dwivedi希望在今年晚些时候获得样品进行分析。

  月球的尘埃是由超微小的颗粒组成的,这种颗粒是由数百万年的陨石撞击形成的,该撞击反复破碎并融化了岩石,形成了由玻璃和矿物碎片组成的微小碎片。它们不仅能够以飓风般的速度行进,而且还附着在所有类型的表面上,这不仅是因为其锯齿状的边缘而且还因为其静电荷。

  在月球的日面,来自太阳的苛刻的,未屏蔽的紫外线辐射将电子从月球巨石或土壤上层的尘埃粒子中踢出,使每个尘埃粒子的表面都带有净正电荷。在阴暗面以及极地地区,情况都有些不同。从太阳流出的等离子也会使月球表面带电,但是在这种情况下,它会沉积电子并产生净负电荷。在两端相遇的终结器处,情况变得更加复杂,甚至产生了更强的电场,所有这些都会影响落在月球上的人类或技术。

  对于宇航员来说,情况将变得更糟,因为他们要承担自己的责任,并且如阿波罗任务证明的那样,当他们绕月飞行时会吸引灰尘。Dwivedi说,由于NASA着眼于月亮的南极可能存在人类居住,因此NASA开发有效的方法来消除这些电荷尤为重要。

  Dwivedi想到了。为什么涂层不适用于月球探测车,甚至栖息地,或使用原子层沉积来治疗宇航服材料中的纤维?

  “我们已经进行了许多研究月球尘埃的研究。一个关键的发现是使太空服和其他人体系统的外皮具有导电性或消散性,”法雷尔说。“事实上,由于等离子体,我们对航天器有严格的导电性要求。同样的想法也适用于宇航服。未来的目标是生产导电表皮材料的技术,目前正在开发中。”

  与法雷尔,Dwivedi和他的团队,包括马里兰研究员雷蒙Adomaitis大学协作工作,现在打算进一步提高他们的原子层沉积的能力。该小组计划建造更大的反应器,或烘箱,以增加电荷减轻颜料,它们将随后适用于优惠券和用于测试宇航服材料的产率。

  法雷尔说:“建造一个大容量的原子层沉积系统,以制造可以覆盖大面积区域(例如流动站表面)的测试套件,可以进一步使月球探测技术受益。”


NASA的涂层技术可以帮助解决月尘挑战