液氮喷雾可以清除顽固的月球尘埃

华盛顿州立大学研究人员开发的一种液氮喷雾可以去除宇航服上几乎所有的模拟月球尘埃，可能解决未来登月宇航员面临的重大挑战。

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该喷雾器在真空环境中去除了 98% 以上的月球尘埃模拟物，对宇航服的损坏最小，其性能优于之前研究过的任何技术。研究人员在《宇航学报》杂志上报告了他们的工作 。

虽然人们已经设法将人类送上月球，但他们还没有想出如何让他们在那里保持清洁。与最粘的包装花生类似，月尘会粘在它接触到的所有东西上。比包装花生更糟糕的是，灰尘是由非常细的颗粒组成的，这些颗粒的稠度与磨碎的玻璃纤维一样。

“月球尘埃带有静电，具有磨蚀性并且无处不在，这使得它成为一种非常难以处理的物质，”该论文的第一作者、华盛顿州立大学机械与材料工程学院的大四学生伊恩威尔斯说。“你最终会得到一层薄薄的灰尘，至少覆盖了所有东西。”

在 1960 年代和 1970 年代初的六次阿波罗登月任务中，宇航员曾用刷子试图清除宇航服上的灰尘，但效果不佳。磨蚀性和微小的灰尘颗粒会进入发动机和电子设备。他们还钻进了宇航服，破坏了他们的封印，使一些昂贵的宇航服无法使用。宇航员还患有“月球花粉症”，研究人员认为，长时间暴露在灰尘中可能会导致类似于黑肺病的肺部损伤。

威尔斯说：“这带来了很多问题，影响了任务以及宇航员返回家园后的影响。”

NASA Artemis 任务的目标是在 2025 年让第一位女性和第一位有色人种登上月球，希望最终能在那里建立一个大本营进行进一步的行星探索，因此他们有兴趣寻找解决月球尘埃问题的方法。

在他们的工作中，研究团队展示了他们利用莱顿弗罗斯特效应清洁宇航服的技术。当人们将冷水倒在热煎锅上时，可以看到这种效果，它会在锅中成珠状并移动。将非常冷的液氮喷洒在较热的覆盖灰尘的材料上，灰尘颗粒会聚集并漂浮在氮气蒸气上。

该团队在正常大气条件和更类似于外太空的真空中测试了他们的清洁方法，喷雾器在真空环境中表现更好。

与其他清洁方法相比，液氮喷雾对宇航服材料的清洁也更为温和。虽然刷子仅刷一次就会对宇航服材料造成损坏，但液氮喷雾在损坏发生前需要 75 个循环。

在 NASA 资助的支持下，研究人员的创新清洁想法去年在该机构的 突破、创新和改变游戏规则 (BIG) 创意挑战赛中获得了最高奖项。 除了 Wells 之外，参与该论文的本科生研究人员还包括 John Bussey 和 Nathaniel Swets。机械与材料工程学院副教授 Jacob Leachman 领导了该项目。

研究人员现在正致力于充分理解和模拟尘埃颗粒与液氮之间复杂的相互作用，从而使清洁过程得以进行。他们还在申请另一项拨款，以在更接近外太空的条件下(例如月球重力)进一步测试该技术。

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