在实现人类长期驻留月球的征程中,面临着许多挑战。但其中一个最大的挑战,实际上是最小的:月尘。
据阿波罗 17 号宇航员哈里森·“杰克”·施密特(Harrison “Jack” Schmitt)说,“月尘将是未来任务中“最大”的环境问题,无论是在栖息地内部还是外部。”
但现在,NASA 可能找到了一个解决方案,可以阻止笼罩月球的月尘阻碍我们在那里生活和工作的努力。阿波罗宇航员们了解到,月尘无处不在。它锯齿状的形状会划伤精密的宇航服表面,而其深色则会吸收阳光,导致关键电子设备过热。吸入月尘,甚至可能在宇航员月球行走后脱下沾满月尘的宇航服时,引发类似花粉症的症状。但一种最初为保护近地轨道卫星而设计的、可喷涂的涂层,可能很快就会用于所有奔赴月球的物体。

在人类最后几次踏足月球的时刻,阿波罗 17 号宇航员哈里森·施密特(Harrison Schmitt)捕捉到吉恩·塞南(Gene Cernan)试图掸掉月尘的画面。(图片来源:NASA)
美国宇航局
糟糕的堆积
当卫星穿越地球的磁层时,被困在其中的等离子体颗粒会堆积在敏感表面上。随着带电粒子累积,它们的总电荷可能会对卫星组件造成潜在的任务终结性损害。
为了解决这个问题,NASA 戈达德太空飞行中心和马里兰大学的研究人员开发了一种氧化铟锡涂层,这种涂层擅长耗散电荷。他们使用一种称为原子层沉积(atomic layer deposition)的工艺,可以将极薄的——仅一原子厚——氧化铟锡层沉积到颜料上,然后这些颜料再用于油漆。当涂在脆弱的航天器表面时,这种涂层应该能保护电子设备免受损坏。
几块涂有涂层的晶圆目前已在国际空间站上,暴露在等离子体环境中,它们将在今年晚些时候返回地球进行分析。如果成功,该涂层不仅可以保护环绕地球的卫星,还可以保护人类未来的月球探索活动。
带电的“灰尘精灵”
月尘及其造成的损坏是阿波罗宇航员们重点关注的问题。事实上,这个问题如此之大,以至于宇航员们被指示要定期停下来清洁“月球车”(Lunar Roving Vehicle,LRV),以防止月尘损坏电子设备。这占用了本已有限的月球探索宝贵时间。
当阿波罗 17 号任务中,月球车失去了一个防尘挡泥板时,宇航员们不得不使用层压地图和胶带制作了一个新的、临时拼凑的挡泥板,以防止在任务剩余时间里,车辆扬起过量的月尘。更糟糕的是,月尘还带有电荷。在向阳面,阳光中的紫外线通过击落电子,使月尘带净正电荷。在背阳面,太阳等离子体则会沉积电子,使表面带净负电荷。而从地球发送的任何东西——无论是宇航员、月球车还是建筑材料——也都会带有自身的电荷。
这些电荷不仅会导致月尘迅速积聚在宇航员和他们的设备上,还可能产生损害电子设备的电场。一种简单的涂料将是解决这一重大障碍的一个优雅而简便的方法。如果国际空间站的测试成功,该团队表示,下一步可能是建立一个系统,同时将氧化铟锡沉积到更多的颜料上。这将增加他们能够生产的涂层数量,以便在未来用于宇航服、月球车表面等。














