月球尘埃简直是最糟糕的。它不仅因为静电吸附几乎所有东西,而且其质地和触感与细磨的玻璃纤维相似。这对访问月球表面的六次阿波罗任务的宇航员来说是一个真正的难题——硅酸盐颗粒覆盖了他们的宇航服,渗入发动机和电子设备,甚至损坏了几套极其昂贵的宇航服。此外,许多人在返回后患上了“月球花粉热”,这让许多人担心未来长期驻留月球的宇航员可能会出现类似尘肺病的症状,以及“DNA降解”等其他问题。
在NASA计划于2025年重返月球表面之前,这些都是需要认真考虑的严重问题,但华盛顿州立大学的一群大学生最近开发出了一种解决讨厌月球尘埃困境的巧妙方法——用液氮喷射残留物。
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根据他们最近发表在《Acta Astronautica》杂志上的研究结果,该团队开发了一种利用莱顿弗罗斯特效应的新喷雾。该效应以其发现者——18世纪德国神学家兼医生约翰·戈特洛布·莱顿弗罗斯特的名字命名——当液体与远高于其温度的表面接触时,会迅速形成一层蒸汽保护层,短暂地阻止其蒸发,例如水在非常热的煎锅上形成水滴并四处滚动。
同样的原理在太空中也类似地起作用。在这种情况下,液氮喷雾(通常在-320F左右)与表面上相对较暖的月球尘埃涂层接触,导致颗粒形成液滴并随着氮气蒸发而飘走。
为了测试他们的配方,研究团队首先为一条包裹着用于制作宇航服材料的芭比娃娃穿上“宇航服”。然后,他们在常压和类似于太空条件的真空室中用液氮对其进行喷射。液氮喷雾在后者环境中表现更好,而且对宇航服材料造成的损坏最小。在过去的月球任务中,宇航员用于清除月尘的专用刷子在单次使用后通常就会损坏。相比之下,液氮喷雾在出现类似问题之前使用了75次。
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展望未来,该团队希望进一步研究其清洁过程如此有效的具体原因,并获得资金来建造更接近月球表面重力的测试舱。希望他们的“月尘清除剂”能够随未来的阿尔忒弥斯任务一同前往,帮助宇航员避免月球表面一些不那么令人敬畏的特质。