"Wanneer stofdeeltjes op het oppervlak van het ERD vallen, worden de stofdeeltjes daarom verplaatst door een combinatie van elektrostatische en diëlektroforetische krachten (als gevolg van het grote elektrische veld), die inwerken op respectievelijk geladen en ongeladen deeltjes in het stof. Dit werkt om stofdeeltjes in een richting loodrecht op de elektroden te verplaatsen, wat resulteert in het opruimen van het ERD-oppervlak."

Om de prestaties van hun voorgestelde systeem te evalueren, ontwikkelden Griggs en prof. Berthoud een experiment om verschillende sleutelvariabelen te onderzoeken. Dit omvatte de frequentie en amplitude van vierkante golven, de afstand tussen de elektroden, de helling van het oppervlak van de ERD, de afstand tussen de elektroden en de stoflaag, en het materiaal van het oppervlak waarvan stof wordt verwijderd. De eerste stap was het produceren van analytische modellen, wat een uiterst complexe taak was voor dit systeem, en eerdere numerieke modellen waren niet bijzonder nuttig.

"Voor dit werk werd daarom een ​​eenvoudiger model afgeleid met behulp van de wet van Couloumb en de wet van diëlektroforese voor een voorlopige voorspelling van het effect van parameters, waaronder de blokgolfamplitude, de afstand tussen de elektroden en de scheiding tussen stofelektroden (de werkelijke afstand tussen de elektroden en de elektroden). de stofdeeltjes die ze proberen te verwijderen) op de systeemprestaties”, aldus Griggs. De volgende stap was het voorbereiden van een experiment dat de optimale prestaties en het optimale gedrag van het voorgestelde systeem zou kwantificeren en de effecten ervan zou meten. Zoals Griggs beschreef:

“Er zijn twee meetgegevens ontwikkeld voor het kwantificeren en vergelijken van de systeemprestaties tijdens het testen:de opruimingsprestatie (% van het oppervlak dat vrij was bevatte geen stofdeeltjes) en de opruimingssnelheid (een genormaliseerde opruimingssnelheid gebaseerd op de tijd die nodig was om van 5 % tot 60% van de uiteindelijke opruimprestaties). Een breed scala aan parameters werd experimenteel onderzocht, waaronder de frequentie en amplitude van de vierkante golf die over de elektroden werd toegepast. Vervolgens werd het systeem toegepast om stof van de buitenste laag van ruimtepakken te verwijderen door een laag te integreren van Ortho-stof (de buitenste laag van ruimtepakken) tussen het systeem en een laag stofdeeltjes."

Uit hun tests bleek dat het systeem een ​​optimale reinigingsprestatie van 98% behaalde wanneer het direct onder een laag stofdeeltjes werd geïntegreerd. Dit nam echter aanzienlijk af toen de buitenlaag werd aangebracht vanwege de grotere afstand tussen het systeem en de stofdeeltjes. Als gevolg hiervan concluderen ze dat dit systeem waarschijnlijk rechtstreeks in de buitenste laag van ruimtepakken moet worden geïntegreerd om de prestaties te verbeteren, mogelijk geweven in de stof zelf. Het systeem biedt een niet-schurende methode voor stofverwijdering, wat essentieel is voor toekomstige Mars-missies.

Zoals Griggs samenvatte, zijn echter verdere verfijningen nodig voordat de technologie bij toekomstige missies kan worden gebruikt. Bovendien reiken de potentiële voordelen verder dan de gezondheid van astronauten en het verwijderen van stof uit ruimtepakken:

“Dit concept is al met succes onderzocht, hoewel het door zijn aard de integriteit van de buitenste laag van het ruimtepak in gevaar brengt. De technologie vereist daarom verfijning voordat deze kan worden toegepast op toekomstige Mars-missies. De technologie biedt een geschikt alternatief voor de mechanische methoden van stof verwijdering gebruikt bij de korte Apollo-missies (borstelen en stofzuigen), die vanwege hun schurende werking op de ruimtepakken ongeschikt zijn voor langere Mars-missies. Het is daarom ook een veelbelovende technologie voor stofverwijdering in andere toepassingen, zoals stofverwijdering zonnepanelen of optische apparaten, die essentieel zullen zijn bij toekomstige Mars-missies."

Meer informatie: Benjamin M. Griggs et al, Ontwikkeling van een elektrostatisch verwijderingssysteem voor toepassing bij stofverwijdering uit ruimtepakken op Mars, Acta Astronautica (2024). DOI:10.1016/j.actaastro.2024.02.016

Journaalinformatie: Acta Astronautica

Aangeboden door Universe Today