الحل لغبار القمر: يطور الباحثون تقنية رذاذ النيتروجين السائل الرائد
طور باحثون في جامعة ولاية واشنطن بخاخ نيتروجين سائل يمكنه بشكل فعال القضاء على جميع غبار القمر المحاكى تقريبًا من بدلة فضائية، مما يحتمل أن يحل تحديًا كبيرًا لرواد الفضاء في مهمات القمر المستقبلية.
وفقًا لتقرير الباحثين في مجلة Acta Astronautica ، تمكن البخاخ من القضاء على أكثر من 98٪ من غبار القمر المحاكي في بيئة فراغية مع القليل من الضرر لبدلات الفضاء، متجاوزًا أي تقنيات تمت دراستها مسبقًا.
بينما تمكن الناس من وضع الرجال على القمر، إلا أنهم لم يكتشفوا كيفية الحفاظ على نظافتهم هناك. على غرار الفول السوداني الأكثر تماسكًا، يلتصق غبار القمر بكل ما يلمسه.
أسوأ من الفول السوداني المعبأ، يتكون الغبار من جزيئات دقيقة جدًا تشبه قوام الألياف الزجاجية المطحونة.
قال إيان ويلز، المؤلف الأول على الورق وكبير في كلية WSU للهندسة الميكانيكية وهندسة المواد: “إن غبار القمر مشحون إلكتروستاتيكيًا وكاشطة ويصل إلى كل مكان، مما يجعل التعامل معه مادة صعبة للغاية”.
“ينتهي بك الأمر مع طبقة رقيقة من الغبار كحد أدنى يغطي كل شيء فقط.”
1/6 رائد فضاء بمقياس بعد رش الغبار (يسار)؛ بعد رش الغبار ومعالجته في فراغ (وسط)؛ بعد رش الغبار، والمعالجة في الفراغ، ومعالجة البقع برذاذ كريوجين سائل محمول باليد (يمين). الائتمان: WSU
خلال رحلات أبولو الست إلى القمر في الستينيات وأوائل السبعينيات، استخدم رواد الفضاء فرشاة لمحاولة إزالة الغبار من بدلاتهم الفضائية، لكنها لم تعمل جيدًا.
يمكن أن تدخل جزيئات الغبار الكاشطة والصغيرة إلى المحركات والأجهزة الإلكترونية. ارتدوا أيضًا بدلات الفضاء، ودمروا أختامهم وجعلوا بعض البدلات باهظة الثمن غير صالحة للاستعمال.
كما عانى رواد الفضاء أيضًا من “حمى القش القمرية”، ويعتقد الباحثون أن التعرض للغبار لفترة أطول يمكن أن يتسبب في تلف الرئة مثل مرض الرئة السوداء.
قال ويلز: “لقد طرح الكثير من المشاكل التي أثرت على البعثات وكذلك رواد الفضاء بمجرد عودتهم إلى ديارهم”.
تهدف مهمة ناسا أرتميس إلى هبوط أول امرأة وأول شخص ملون على سطح القمر في عام 2025 على أمل إقامة معسكر قاعدة هناك لمزيد من استكشاف الكواكب، لذلك فهم مهتمون بإيجاد حل لمشكلة غبار القمر.
أظهر فريق البحث في عملهم تقنيتهم التي تستخدم تأثير Leidenfrost لتنظيف بدلات الفضاء.
يمكن رؤية التأثير عندما يصب المرء الماء البارد على مقلاة ساخنة، حيث يتحول إلى أعلى ويتحرك عبر المقلاة. رش النيتروجين السائل شديد البرودة على مادة مغطاة بالغبار أكثر دفئًا، وتنتشر جزيئات الغبار وتطفو بعيدًا على بخار النيتروجين.
اختبر الفريق طريقة التنظيف الخاصة بهم في ظل الظروف الجوية العادية وفي فراغ يشبه إلى حد كبير الفضاء الخارجي مع أداء البخاخ بشكل أفضل في جو الفراغ.
كان رذاذ النيتروجين السائل ألطف بكثير على مواد بدلة الفضاء من طرق التنظيف الأخرى.
بينما تسببت الفرشاة في تلف مادة بدلة الفضاء بعد تنظيفها مرة واحدة فقط، استغرق رذاذ النيتروجين السائل 75 دورة قبل حدوث التلف.
يمكن لرذاذ النيتروجين السائل الذي طوره باحثو جامعة ولاية واشنطن إزالة كل غبار القمر المحاكي تقريبًا من بدلة الفضاء، مما يحتمل أن يحل تحديًا كبيرًا لرواد الفضاء الذين يهبطون على سطح القمر في المستقبل.
قام البخاخ بإزالة أكثر من 98٪ من محاكات غبار القمر في بيئة فراغية مع الحد الأدنى من الأضرار التي لحقت ببدلات الفضاء، وأداء أفضل من أي تقنيات تم التحقيق فيها سابقًا. الائتمان: WSU
وبدعم من منحة من وكالة ناسا، حصلت فكرة التنظيف المبتكرة للباحثين على جائزة كبرى العام الماضي في تحدي فكرة الاختراق والابتكار وتغيير قواعد اللعبة (BIG).
بالإضافة إلى ويلز، كان من بين الباحثين الجامعيين في الورقة جون بوسي وناثانيال سويتس. قاد المشروع جاكوب ليتشمان ، الأستاذ المساعد في كلية الهندسة الميكانيكية وهندسة المواد.
يعمل الباحثون الآن على فهم ونمذجة التفاعلات المعقدة بين جزيئات الغبار والنيتروجين السائل التي تسمح لعملية التنظيف بالعمل.
كما أنهم يتقدمون بطلب للحصول على منحة أخرى لإجراء مزيد من الاختبارات على التكنولوجيا في ظروف أقرب إلى الفضاء الخارجي، مثل الجاذبية القمرية.
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
