月球尘埃绝对是最糟糕的。静电不仅使它附着在几乎所有的东西上,而且它还具有细磨玻璃纤维的稠度和触感。对于访问月球表面的6名阿波罗宇航员来说,这是一个真正的问题——二氧化硅颗粒覆盖了他们的宇航服,进入了发动机和电子设备,甚至毁了他们几件极其昂贵的宇航服。更重要的是,许多人在返回后患上了“月球花粉热”,这导致许多人担心未来长期月球访问的宇航员可能会出现类似黑肺病的症状,以及其他问题,包括“DNA退化”。
在美国宇航局计划于2025年重返月球表面之前,这些都是需要考虑的严重问题,但华盛顿州立大学的一个本科生团队刚刚开发了一个巧妙的解决方案,以解决令人讨厌的月球尘埃困境——用液氮爆破残留物。
根据他们最近发表在杂志上的研究结果,该团队开发了一种利用莱顿弗罗斯特效应的新型喷雾。以它的发现者——18世纪德国神学家和医生约翰·戈特洛布·莱顿弗罗斯特的名字命名,这个过程发生在液体与明显更热的表面密切接触时,导致它迅速形成一层蒸汽保护层,短暂地阻止它蒸发,比如当水形成液滴并流过一个非常热的煎锅时。
同样的原理也适用于太空。在这种情况下,液氮喷雾(通常在-320华氏度左右)与表面相对温暖的月尘涂层接触,导致颗粒成珠并随氮蒸汽漂浮而去。
为了测试他们的混合物,研究小组首先给一个芭比娃娃穿上了一种用来制作太空服的材料。然后,他们在正常大气条件下用液氮冲洗,并在类似于外太空条件的真空室中冲洗。液氮喷雾不仅在后一种情况下表现更好,而且对宇航服材料的损伤也最小。在过去的月球任务中,宇航员专用的月球灰尘刷经常在一次使用后就会造成损坏。相比之下,液氮喷雾使用了75次才出现类似问题。
展望未来,该团队希望进一步研究使他们的清洁过程如此有效的复杂性,并获得资金,以建造更接近月球表面重力的测试室。幸运的话,也许他们的一罐“消失的月球”将在未来的阿尔忒弥斯任务中出现,帮助宇航员避免月球表面不那么令人敬畏的特征之一。