В ближайшие годы НАСА вернется на Луну впервые со времен Аполлона. Проект «Артемида» не является операцией «следы и флаги» и призван стать первым шагом в создании устойчивого присутствия человека на Луне. Естественно, это создает ряд проблем, не последнюю из которых имеет отношение к лунному реголиту (он же лунная пыль). По этой причине НАСА изучает стратегии снижения этой угрозы.
Как может засвидетельствовать Роберт А. Хайнлайн, Луна - суровая любовница! Он испытывает экстремальные колебания температуры поверхности, начиная от максимумов 117 ° C (242 ° F) до минимумов -173 ° C (-279 ° F). Также нет атмосферы и защитного магнитного поля, о котором можно говорить, что означает, что астронавты будут подвергаться интенсивному воздействию радиации на Луне - от 110 до 380 мЗв в год по сравнению со средним значением 2,4 мЗв на Земле.
Тем не менее, лунная пыль особенно неприятна из-за того, что она неправильной формы и острая как бритва. Эта пыль была сформирована миллионами лет метеоритов, которые расплавили силикатный материал и создали крошечные осколки стекла и минеральных фрагментов. Что еще хуже, он придерживается практически всего, к чему прикасается, включая скафандры (как, конечно, заметили астронавты Аполлона).
Это связано не только с тем, что частицы пыли имеют зубчатые края, но и с их электростатическим зарядом. На дневной стороне Луны ультрафиолетовое излучение Солнца приводит к потере электронов верхними слоями пыли, что дает ему чистый положительный заряд. Вокруг полюсов и темной стороны солнечная плазма заставляет реголит поглощать электроны, давая ему чистый отрицательный заряд.
В результате эта пыль не только представляет значительную угрозу для оборудования, имеющего движущиеся части (например, радиаторы), но также может создавать помехи электронике, накапливая электростатические заряды. Чтобы решить эту проблему, исследователи НАСА разработали усовершенствованное покрытие, которое можно использовать на всем, от МКС и космических кораблей до спутников и скафандров.
Покрытие было разработано технологами Годдарда Вивеком Двиведи и Марком Хасегавой в рамках программы НАСА «Динамический отклик окружающей среды на астероидах, Луне и Марсе» (DREAM2). Покрытие состоит из атомных слоев оксида титана, который наносится на сухие пигменты красок с использованием метода, известного как передовая технология, называемая нанесением атомного слоя.
Этот процесс, который регулярно используется в промышленных целях, включает размещение подложки (в данном случае оксида титана) внутри камеры реактора и пульсацию различных типов газов для создания слоев, которые не толще, чем один атом. Первоначально это покрытие предназначалось для защиты электроники космических аппаратов, когда они летят сквозь проводящие плазменные облака в магнитосфере Земли - также в результате солнечного ветра.
Чтобы проверить покрытие, Двиведи и его команда подготовили экспериментальный поддон, покрытый покрытыми пластинами, которые в настоящее время подвергаются воздействию плазмы на борту Международной космической станции. В сочетании с тем, что мы знаем о лунной пыли, это покрытие может означать разницу между будущим успехом и провалом не только для Артемиды, но и для ее долгосрочных планов. Как сказал Фаррелл:
«Мы провели ряд исследований по изучению лунной пыли. Ключевой находкой является сделать внешнюю оболочку скафандров и других систем человека проводящей или рассеивающей. У нас, по сути, есть строгие требования к проводимости космического корабля из-за плазмы. Те же идеи применимы к скафандрам. Будущая цель - технология производства проводящих материалов для кожи, и в настоящее время она развивается ».
Заглядывая в будущее, Фаррелл, Двиведи и их коллеги планируют и дальше расширять свои возможности осаждения атомного слоя. Для этого потребуется реактор большего размера для увеличения выхода пигмента, уменьшающего заряд, который они намерены создать. Как только это будет завершено, следующим шагом будет испытание пигмента на скафандрах.
«Создание системы осаждения атомного слоя большого объема для создания комплектов, которые могут покрывать большие площади поверхности, такие как поверхности ровера, для испытаний, может принести дальнейшую пользу технологиям для исследования Луны», - сказал Фаррелл. Это, безусловно, верно, учитывая желание НАСА работать с международными партнерами над созданием постоянного форпоста вокруг южной полярной области Луны.
