Воздействие потоком электронов в вакуумной камере заставило лунную пыль (точнее, ее имитацию) отскакивать от различных поверхностей.
На этом фото, сделанном в 1972 году, видна лунная пыль, прилипшая к ботинкам астронавта Харрисона Джека Шмитта / © NASA
Мелкая пыль, образующаяся на поверхности спутника Земли в результате естественных процессов или деятельности человека, может запросто прилипать, например, к скафандрам космонавтов, солнечным батареям и различной технике. Эта проблема настолько беспокоит специалистов, что ее даже рассматривали как одно из технических препятствий для будущих исследований Луны.
По рассказам астронавтов, эти мелкие, как порошок, частички, которые способны резать не хуже стекла, крайне сложно удалить и после интенсивной чистки: их липкости способствует электрический заряд. А у Харрисона Шмитта, побывавшего на Луне в составе миссии «Аполлон-17» в декабре 1972 года, даже началась аллергия — или, по его словам, «лунная сенная лихорадка». Внутри космического аппарата пыль пахла как жженый порох.
В последние годы ученые разрабатывали несколько технологий, которые в перспективе помогут бороться с пылью на спутнике нашей планеты. А ученые из Колорадского университета в Боулдере (США) представили новый метод, в основе которого лежит электронный луч, «удаляющий» пыль с поверхностей. Их работа опубликована в журнале Acta Astronautica.
“Недавние исследования электростатического подъема пыли показали, что излучение и поглощение вторичных электронов или фотоэлектронов внутри микрополостей, образующихся между частицами пыли, может вызывать накопление значительных отрицательных зарядов на окружающих частицах. Последующие силы отталкивания между этими частицами способны вызвать их высвобождение с поверхности. В своих экспериментах мы использовали мелкие частицы “имитатора Луны” диаметром менее 25 микрометров”, — пишут ученые.
Таким образом, новая технология способна превратить электрические заряды на частицах пыли в оружие против них. Если воздействовать на слой лунной пыли потоком электронов (электронные пучки), ее поверхность будет собирать дополнительные отрицательные заряды. А если добавить заряды в промежутки между частицами, они начнут сразу же отталкивать друг друга — как два одинаковых полюса магнита.
Свою идею физики решили проверить при помощи вакуумной камеры, в которую погрузили различные материалы, покрытые созданным в NASA «имитатором лунной пыли». Авторы разработки рассказали, что после наведения электронного луча на частицы пыль начала буквально отскакивать и подпрыгивать.
Что примечательно, это сработало с различными поверхностями, включая материал скафандров и стекло. Таким образом ученым удалось очистить покрытые пылью ткани и предметы в среднем на 75-85% примерно за 50-100 секунд (зависит от толщины слоя) при оптимизированных параметрах электронного пучка (порядка 230 эВ, минимальная плотность тока — от 1,5 до 3 мкА / см2).
Важно то, что новая технология может оказаться относительно дешевой и ее будет легко реализовать: например, представляют физики, однажды члены экипажа лунной миссии смогут просто оставить свои скафандры в специальной камере, а потоки электронов за небольшой промежуток времени очистят их от этих мелких частиц. Кроме того, в дальнейшем физики планируют сосредоточиться на удалении последнего, более глубокого слоя лунной пыли, а также протестировать альтернативный метод — с использованием ультрафиолетового излучения.
