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.