La polvere si attacca agli stivali dell'astronauta e geologo dell'Apollo 17 Harrison "Jack" Schmitt nel 1972. Credito:NASA
Un team guidato dall'Università del Colorado Boulder sta sperimentando una nuova soluzione al problema delle pulizie di primavera sulla luna:perché non eliminare la sporcizia usando un raggio di elettroni?
La ricerca, pubblicato di recente sulla rivista Acta Astronautica , segna l'ultimo ad esplorare un persistente, e forse sorprendente, singhiozzo nei sogni dell'umanità di colonizzare la luna:la polvere. Gli astronauti che camminano o guidano sulla superficie lunare sollevano enormi quantità di questo materiale fine, detta anche regolite.
"È veramente noioso, " ha detto Xu Wang, un ricercatore associato presso il Laboratorio di fisica dell'atmosfera e dello spazio (LASP) presso la CU Boulder. "La polvere lunare si attacca a tutti i tipi di superfici:tute spaziali, pannelli solari, caschi e può danneggiare l'attrezzatura."
Quindi lui e i suoi colleghi hanno sviluppato una possibile soluzione, una che fa uso di un fascio di elettroni, un dispositivo che spara un flusso concentrato (e sicuro) di cariche negative, particelle a bassa energia. Nel nuovo studio, il team ha puntato tale strumento su una serie di superfici sporche all'interno di una camera a vuoto. E, Hanno scoperto, la polvere è appena volata via.
"Salta letteralmente, " ha detto l'autore principale Benjamin Farr, che ha completato il lavoro come studente universitario in fisica alla CU Boulder.
I ricercatori hanno ancora molta strada da fare prima che gli astronauti della vita reale siano in grado di utilizzare la tecnologia per fare il loro riordino quotidiano. Ma, Farr ha detto, le prime scoperte del team suggeriscono che i dustbuster a fasci di elettroni potrebbero essere un elemento fisso delle basi lunari in un futuro non troppo lontano.
Spesa polvere da sparo
La notizia potrebbe essere musica per le orecchie di molti astronauti dell'era Apollo. Molti di questi pionieri spaziali si sono lamentati della polvere lunare, che spesso resiste ai tentativi di pulizia anche dopo vigorose spazzolate. Harrison "Jack" Schmitt, che ha visitato la luna come membro dell'Apollo 17 nel 1972, ha sviluppato una reazione allergica al materiale e ha detto che puzzava di "polvere da sparo consumata".
Il problema con la polvere lunare, Wang ha spiegato, è che non è niente come la roba che si accumula sugli scaffali della Terra. La polvere lunare è costantemente inondata dalle radiazioni del sole, un bombardamento che conferisce al materiale una carica elettrica. quella carica, a sua volta, rende la polvere più appiccicosa, quasi come un calzino appena uscito dall'asciugatrice. Ha anche una struttura distinta.
"La polvere lunare è molto frastagliata e abrasiva, come schegge di vetro rotte, "Ha detto Wang.
La domanda che si poneva il suo gruppo era allora:come si fa a staccare questa sostanza naturalmente appiccicosa?
Una vista al microscopio del "simulante" lunare progettato per imitare la polvere lunare. Credito:laboratorio IMPACT
I fasci di elettroni offrivano una soluzione promettente. Secondo una teoria sviluppata da recenti studi scientifici su come la polvere si sollevi naturalmente sulla superficie lunare, un tale dispositivo potrebbe trasformare le cariche elettriche sulle particelle di polvere in un'arma contro di esse. Se colpisci uno strato di polvere con un flusso di elettroni, Wang ha detto, quella superficie polverosa raccoglierà ulteriori cariche negative. Carica abbastanza cariche negli spazi tra le particelle, e possono iniziare a spingersi via l'un l'altro, proprio come fanno i magneti quando le estremità sbagliate vengono forzate insieme.
"Le accuse diventano così grandi che si respingono a vicenda, e poi la polvere viene espulsa dalla superficie, "Ha detto Wang.
Docce di elettroni
Per testare l'idea, lui e i suoi colleghi hanno caricato una camera a vuoto con vari materiali rivestiti in un "simulante lunare" prodotto dalla NASA progettato per assomigliare alla polvere lunare.
E abbastanza sicuro, dopo aver puntato un fascio di elettroni su quelle particelle, la polvere si è dispersa, di solito in pochi minuti. Il trucco ha funzionato su una vasta gamma di superfici, pure, compreso tessuto e vetro della tuta spaziale. Questa nuova tecnologia mira a pulire le particelle di polvere più fini, difficili da rimuovere con i pennelli, ha detto Wang. Il metodo è stato in grado di pulire le superfici polverose in media di circa il 75-85%.
In alto:una vista al microscopio del "simulante" lunare prodotto dalla NASA progettato per assomigliare alla polvere lunare; in basso:una camera a vuoto nel campus della CU Boulder. Credito:laboratorio IMPACT
"Ha funzionato abbastanza bene, ma non abbastanza bene da aver finito, " ha detto Farr.
I ricercatori stanno attualmente sperimentando nuovi modi per aumentare il potere di pulizia del loro fascio di elettroni.
Ma il coautore dello studio Mihály Horányi, un professore in LASP e il Dipartimento di Fisica presso CU Boulder, detto che la tecnologia ha un potenziale reale. La NASA ha sperimentato altre strategie per eliminare la polvere lunare, ad esempio incorporando reti di elettrodi nelle tute spaziali. Un fascio di elettroni, però, potrebbe essere molto più economico e facile da implementare.
Horányi immagina che un giorno, gli astronauti lunari potrebbero semplicemente lasciare le loro tute spaziali appese in una stanza speciale, o anche al di fuori dei loro habitat, e pulirli dopo aver trascorso una lunga giornata a sollevare polvere all'esterno. Gli elettroni farebbero il resto.
"Potresti semplicemente entrare in una doccia di fasci di elettroni per rimuovere la polvere fine, " Egli ha detto.
