Een team onder leiding van de University of Colorado Boulder is een pionier in een nieuwe oplossing voor het probleem van de lenteschoonmaak op de maan:waarom zou je het vuil niet wegzappen met een elektronenstraal?

Het onderzoek, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Acta Astronautica , markeert de laatste om een ​​aanhoudende, en misschien verrassend, hik in de dromen van de mensheid om de maan te koloniseren:stof. Astronauten die over het maanoppervlak lopen of rijden, stoten enorme hoeveelheden van dit fijne materiaal op, ook wel regoliet genoemd.

"Het is erg vervelend, " zei Xu Wang, een onderzoeksmedewerker in het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica (LASP) aan de CU Boulder. "Maanstof kleeft aan allerlei soorten oppervlakken - ruimtepakken, zonnepanelen, helmen - en het kan apparatuur beschadigen."

Dus ontwikkelden hij en zijn collega's een mogelijke oplossing - een die gebruik maakt van een elektronenstraal, een apparaat dat een geconcentreerde (en veilige) stroom negatief geladen, laagenergetische deeltjes. In de nieuwe studie het team richtte een dergelijk hulpmiddel op een reeks vuile oppervlakken in een vacuümkamer. En, ze kwamen erachter, het stof vloog gewoon weg.

"Het springt er letterlijk af, " zei hoofdauteur Benjamin Farr, die het werk voltooide als een niet-gegradueerde student natuurkunde aan CU Boulder.

De onderzoekers hebben nog een lange weg te gaan voordat echte astronauten de technologie kunnen gebruiken om hun dagelijkse opruiming te doen. Maar, Farr zei, De vroege bevindingen van het team suggereren dat elektronenstraal-stofbrekers in de niet al te verre toekomst een vaste waarde kunnen zijn van maanbases.

Verbruikt buskruit

Het nieuws klinkt misschien als muziek in de oren van veel astronauten uit het Apollo-tijdperk. Verschillende van deze ruimtepioniers klaagden over maanstof, die vaak weerstand biedt tegen pogingen tot schoonmaken, zelfs na krachtig poetsen. Harrison "Jack" Schmitt, die de maan bezocht als lid van Apollo 17 in 1972, ontwikkelde een allergische reactie op het materiaal en zei dat het rook naar "opgebruikt buskruit".

Het probleem met maanstof, Wang legde uit, is dat het niet zoiets is als het spul dat zich op de boekenplanken op aarde ophoopt. Maanstof baadt voortdurend in straling van de zon, een bombardement dat het materiaal een elektrische lading geeft. die aanklacht, beurtelings, maakt het stof extra plakkerig, bijna als een sok die net uit de droger komt. Het heeft ook een duidelijke structuur.

"Maanstof is erg grillig en schurend, als gebroken glasscherven, ' zei Wang.

De vraag waarmee zijn groep werd geconfronteerd, was toen:hoe maak je deze van nature plakkerige substantie los?

Elektronenbundels boden een veelbelovende oplossing. Volgens een theorie die is ontwikkeld op basis van recente wetenschappelijke studies over hoe stof zich van nature op het maanoppervlak verzamelt, zo'n apparaat zou de elektrische ladingen op stofdeeltjes in een wapen tegen hen kunnen veranderen. Als je een laag stof raakt met een stroom elektronen, Wang zei, dat stoffige oppervlak zal extra negatieve ladingen verzamelen. Pak genoeg ladingen in de ruimtes tussen de deeltjes, en ze kunnen elkaar beginnen weg te duwen - net zoals magneten doen wanneer de verkeerde uiteinden tegen elkaar worden gedrukt.

"De ladingen worden zo groot dat ze elkaar afstoten, en dan stoot het stof van het oppervlak af, ' zei Wang.

Elektronendouches

Om het idee te testen, hij en zijn collega's laadden een vacuümkamer met verschillende materialen bedekt met een door NASA vervaardigde 'maansimulant' die was ontworpen om op maanstof te lijken.

En zeker genoeg, na het richten van een elektronenstraal op die deeltjes, het stof viel weg, meestal binnen een paar minuten. De truc werkte op een breed scala aan oppervlakken, te, inclusief ruimtepakstof en glas. Deze nieuwe technologie is gericht op het reinigen van de fijnste stofdeeltjes, die moeilijk te verwijderen zijn met borstels, zei Wang. De methode was in staat om stoffige oppervlakken met gemiddeld ongeveer 75-85% te reinigen.

"Het werkte best goed, maar niet goed genoeg dat we klaar zijn, ' zei Farr.

De onderzoekers experimenteren momenteel met nieuwe manieren om de reinigingskracht van hun elektronenbundel te vergroten.

Maar studie co-auteur Mihály Horányi, een professor in LASP en de afdeling Natuurkunde aan CU Boulder, zei dat de technologie echt potentieel heeft. NASA heeft geëxperimenteerd met andere strategieën om maanstof af te werpen, zoals door netwerken van elektroden in ruimtepakken in te bedden. Een elektronenbundel, echter, misschien een stuk goedkoper en makkelijker uit te rollen.

Horányi stelt zich voor dat op een dag, maanastronauten kunnen hun ruimtepakken gewoon in een speciale kamer laten hangen, of zelfs buiten hun leefgebieden, en maak ze schoon na een lange dag buiten stof te hebben gestampt. De elektronen zouden de rest doen.

"Je zou gewoon in een elektronenstraaldouche kunnen lopen om fijn stof te verwijderen, " hij zei.