Спрей с жидким азотом очистит прилунившихся от стойкой лунной пыли

Спрей с жидким азотом, разработанный исследователями Университета штата Вашингтон, может удалить почти всю имитированную лунную пыль со скафандра, что потенциально может решить серьезную проблему для будущих астронавтов, высаживающихся на Луну.

Распылитель удалил более 98% симулятора лунной пыли в вакуумной среде с минимальным повреждением скафандров, показав лучшие результаты, чем любые методы, которые были исследованы ранее. Исследователи сообщают о своей работе в журнале Acta Astronautica.

Хотя людям удалось отправить людей на Луну, они еще не придумали, как содержать их там в чистоте. Лунная пыль, подобно самому цепкому упаковочному арахису, прилипает ко всему, к чему прикасается. Хуже, чем упаковочный арахис, пыль состоит из очень мелких частиц, по консистенции напоминающих измельченное стекловолокно.

Лунная пыль электростатична, абразивна и попадает повсюду, из-за чего с ней очень непросто иметь дело, — говорит Ян Уэллс, первый автор статьи и студент старших курсов факультета машиностроения и материаловедения ВГУ. — В итоге тонкий слой пыли просто покрывает все, что с ним взаимодействует.

Во время шести полетов экипажей кораблей «Аполлон» на Луну в 1960-х и начале 1970-х годов астронавты использовали щетку, чтобы попытаться удалить пыль со своих скафандров, но это не дало хороших результатов. Абразивные и мельчайшие частицы пыли могут попасть в двигатели и электронику. Они также попадали в скафандры, разрушая их уплотнения и делая некоторые дорогие скафандры непригодными для использования. Астронавты также страдали от „лунной сенной лихорадки“, и исследователи считают, что более длительное воздействие пыли может привести к повреждению легких, сходному с болезнью „черных легких“.

Это создавало множество проблем, которые влияли как на сами миссии, так и на астронавтов после их возвращения домой, — говорит Уэллс.

Миссия NASA Artemis нацелена на высадку первой женщины и первого цветного человека на Луну в 2025 году с надеждой на создание там базового лагеря для дальнейшего исследования планеты, поэтому они заинтересованы в поиске решения проблемы лунной пыли.

В своей работе исследовательская группа продемонстрировала свою технологию, которая использует эффект Лейденфроста для очистки космических скафандров. Этот эффект можно наблюдать, если вылить холодную воду на горячую сковороду, где она собирается в бусинки и движется по сковороде. Если распылить очень холодный жидкий азот на более теплый материал, покрытый пылью, то частицы пыли собираются в бусинки и улетучиваются под воздействием паров азота.

Команда протестировала свой метод очистки в нормальных атмосферных условиях и в вакууме, более похожем на космический, причем в вакуумной атмосфере распылитель работал лучше.

Распыление жидкого азота также было гораздо более щадящим для материалов скафандра, чем другие методы очистки. В то время как щетка повреждает материал скафандра уже после одной чистки, распыление жидкого азота потребовало 75 циклов до появления повреждений.

Поддержанная грантом НАСА, инновационная идея исследователей по уборке заняла в прошлом году первое место в конкурсе прорывных, инновационных и меняющих игру идей. Помимо Уэллса, в работе над статьей принимали участие студенты старших курсов Джон Бусси и Натаниэль Свитс. Руководил проектом Джейкоб Личман, доцент Школы машиностроения и материаловедения.

Сейчас исследователи работают над тем, чтобы полностью понять и смоделировать сложные взаимодействия между частицами пыли и жидким азотом, которые позволяют работать процессу очистки. Они также подают заявку на другой грант для дальнейшего тестирования технологии в условиях, более приближенных к космическим, например, в условиях лунной гравитации.

28.02.2023