Una tecnologia che ha protetto alcuni degli osservatori spaziali di più alto profilo della NASA da contaminazioni molecolari potenzialmente dannose viene ora valutata come una possibile soluzione per proteggere i manufatti culturali e gli esemplari di scienze naturali della Smithsonian Institution.

In base a un accordo sullo Space Act con il Museo Nazionale di Storia Naturale della Smithsonian Institution, Nithin Abraham, un ingegnere di rivestimenti termici presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, e i conservatori di musei stanno testando l'efficacia del rivestimento adsorbente molecolare in attesa di brevetto, o MAC. Gli ingegneri di Goddard hanno originariamente creato la tecnologia per intrappolare i contaminanti molecolari degassati in modo che non potessero aderire a strumenti e componenti sensibili.

Fatto di zeolite, un minerale ampiamente utilizzato nella purificazione dell'acqua, e una silice colloidale che funge da collante, Il MAC è altamente permeabile e poroso, attributi che gli consentono di intrappolare i contaminanti che emettono gas in un processo simile a quello che crea l'odore dell'auto nuova nei veicoli. Poiché non contiene sostanze organiche volatili, il rivestimento stesso non provoca ulteriore degassamento. Facile da usare, il rivestimento può essere applicato direttamente sulla ferramenta stessa o su pannelli di varie dimensioni che vengono inseriti all'interno di cavità degli strumenti e camere di prova.

Contaminazione del bersaglio:vapore di mercurio

Nell'ambito dello sforzo di ricerca di un anno iniziato la scorsa estate, Goddard e il personale del museo stanno determinando se il MAC può ridurre la presenza di vapori di mercurio e altri contaminanti che emettono gas da campioni di piante e minerali. Questi contaminanti stanno contaminando gli armadietti di metallo appositamente progettati presso il Museum Support Center di Suitland, Maryland, un vasto impianto di stoccaggio che contiene oltre 54 milioni di articoli da collezione.

Queste sostanze chimiche espulse comportano rischi per la salute degli esseri umani e il degrado dei campioni, ha affermato Catharine Hawks, conservatrice del programma delle collezioni, che ha utilizzato un'ampia gamma di tecniche e materiali per assorbire e trattenere i contaminanti vaporizzati sia nei campioni esposti che in quelli conservati. "I conservatori si trovano costantemente ad affrontare problemi di contaminanti volatili:contaminazione incrociata tra materiali di raccolta o contaminanti che provengono da materiali utilizzati con le raccolte, " ha detto. "Di conseguenza, abbiamo sempre bisogno di tecnologie per fornire protezione."

Apprendimento del rivestimento sviluppato da Goddard, Hawks ha affermato che lei e altri conservatori del museo hanno ritenuto che valesse la pena esplorare l'efficacia del MAC nella protezione dei manufatti. Abramo acconsentì. "Pensavamo che questa collaborazione ci offrisse un'interessante opportunità per esplorare come il MAC si sarebbe comportato negli ambienti terrestri, " ha detto. "Abbiamo ampiamente testato il rivestimento per mitigare il degassamento in ambienti sotto vuoto per applicazioni spaziali, ma non in condizioni ambientali."

Usi della NASA

Ad oggi, Gli ingegneri della NASA hanno usato il rivestimento per intrappolare idrocarburi, plastificanti, e siliconi che emettono gas e si diffondono facilmente all'interno di camere termovuoto e altre strutture di prova. Per evitare che questi contaminanti si attacchino, Abraham e il suo team hanno trattato pannelli appositamente realizzati con MAC e li hanno posizionati in posizioni strategiche all'interno di queste strutture. Il telescopio spaziale James Webb, l'Advanced Topographic Laser Altimeter System (ATLAS), le Osservazioni su scala globale dell'arto e del disco (ORO), e la Missione Multiscala Magnetosferica (MMS), tra gli altri, hanno tutti beneficiato di MAC, disse Abramo.

Però, il suo uso non è stato limitato alle camere a vuoto a terra. Ionospheric Connection Explorer della NASA, o ICONA, missione, che sta studiando la zona dinamica nell'atmosfera dove si incontrano il tempo terrestre e il tempo spaziale, utilizza il rivestimento.

"Questa è la prima applicazione di volo del MAC all'interno di una cavità strumentale, " Ha detto Abraham. Diverse piastre trattate con MAC ridurranno il degassamento molecolare in orbita all'interno dello strumento sensibile ai raggi ultravioletti di ICON. Inoltre, Indagine sulla dinamica dell'ecosistema globale della NASA, noto come GEDI, prevede inoltre di far volare il rivestimento quando verrà lanciato a novembre 2018.

Analisi in corso:la giuria è fuori

L'obiettivo dell'esperimento del museo inizialmente si concentrava sulla determinazione se più di 100 campioni trattati con MAC apposti sulle porte di tre armadietti di stoccaggio potessero assorbire il vapore di mercurio dai minerali minerali sia botanici che a base di mercurio. Sebbene il museo non abbia mai usato prodotti chimici a base di mercurio per preservare i suoi esemplari di piante, Hawks ha detto che molti collezionisti e preparatori li hanno usati ampiamente per quasi due secoli. Dato che le collezioni dello Smithsonian provengono da istituzioni di tutto il mondo e, in alcuni casi, sono molto vecchi, la fuoriuscita di mercurio è diventata un problema persistente.

L'uso più recente di sacchi impermeabili al vapore ha contribuito a mitigare la fuoriuscita di gas, Ha detto i falchi. Però, prima del loro utilizzo, il vapore di mercurio aveva già contaminato gli armadietti e si sta dimostrando resistente alla pulizia. "Ci siamo chiesti se i pannelli MAC potessero essere utilizzati per assorbire il vapore residuo che proviene da queste superfici, " ha detto. Da allora l'esperimento è stato ampliato per determinare esattamente quali contaminanti MAC assorbe in condizioni ambientali, dove avviene il degassamento atmosferico dei materiali.

Dopo aver trascorso un anno apposto alle porte, non è ancora chiaro se il MAC sia efficace nell'intrappolare i vapori di mercurio. "È stato un processo impegnativo ma perspicace valutare questo, " Ha detto Abraham. Il team di Abraham raccoglierà tutti i campioni entro l'inizio di agosto e ora sta testando i campioni esposti in precedenza per vedere quali costituenti chimici ha raccolto il rivestimento. Tuttavia, l'analisi iniziale ha indicato che i campioni stanno intrappolando una serie di altri contaminanti. Si aspetta i risultati finali in un paio di mesi.

"Non sapremo davvero quanto bene funzioni il MAC fino a quando Nithin non avrà completato l'analisi. Se il MAC ha successo o meno per il mercurio, saremo molto interessati a conoscere le specie chimiche che la tecnologia assorbe, " ha detto Falchi.

Abramo è ugualmente interessato. La collaborazione le ha permesso di studiare come funziona la tecnologia in condizioni ambientali o non sotto vuoto, e come lei e il suo team potrebbero personalizzare il rivestimento per renderlo ancora più efficace per applicazioni sia spaziali che terrestri. Crede anche che questo lavoro potrebbe portare a future collaborazioni museali, che potrebbe portare a ulteriori miglioramenti tecnologici, per non parlare delle potenziali opportunità di licenza con aziende che producono armadi per la conservazione dei campioni.

"Questa è stata un'esperienza di apprendimento decisamente utile, "Abramo disse:aggiungendo che il team prevede di scrivere un documento tecnico sull'efficacia del rivestimento una volta completato il test. "Abbiamo acquisito preziose conoscenze sui modi migliori per testare il rivestimento e far progredire la tecnologia per applicazioni distinte".