Een nieuwe benadering van het huishouden in de ruimte laat geladen stofdeeltjes vliegen
Toekomstige reizigers naar de maan zullen moeten omgaan met schurend, plakkerig maanstof.
De NASA Artemis-missies hebben tot doel astronauten tegen 2024 naar de maan te sturen. Maar om te slagen, moeten ze grote problemen oplossen die worden veroorzaakt door enkele kleine deeltjes: stof.
Invloeden op het oppervlak van de maan hebben het maangesteente gedurende miljarden jaren tot stof verpletterd (SN: 17/01/19). De resulterende deeltjes zijn als “gebroken glasscherven”, zegt Mihály Horányi, een natuurkundige aan de Universiteit van Colorado in Boulder. Dit schurende materiaal kan apparatuur beschadigen en zelfs de gezondheid van astronauten schaden bij inademing (SN: 12/3/13). Om het nog erger te maken: de straling van de zon geeft maanstof een elektrische lading, zodat het overal aan blijft plakken.
Horányi en collega’s hebben een nieuwe methode ontdekt om de statische hechting van maanstof te bestrijden, met behulp van een elektronenstraal met laag vermogen om stofdeeltjes vliegen van oppervlakken. Het vormt een aanvulling op bestaande benaderingen van het plakkerige probleem, rapporteren de onderzoekers online op 8 augustus Acta Astronautica.
Tijdens de Apollo-missies vertrouwden astronauten op een low-tech systeem om maanstof van hun ruimtepakken te verwijderen: borstels. Dergelijke mechanische methoden worden echter gedwarsboomd door de elektrisch geladen aard van maanstof, dat zich vastklampt aan de hoeken en gaten van geweven ruimtepakken.
De nieuw beschreven methode maakt gebruik van de elektrische eigenschappen van stof. Een elektronenstraal zorgt ervoor dat stof elektronen afgeeft in de kleine ruimtes tussen deeltjes. Sommige van deze negatief geladen elektronen worden geabsorbeerd door omringende stofvlekken. Omdat de geladen deeltjes elkaar afstoten, “werpt het resulterende elektrische veld stof van het oppervlak”, zegt Xu Wang, een natuurkundige ook aan de Universiteit van Colorado in Boulder.
“Dit is een heel uniek idee”, zegt werktuigbouwkundig ingenieur Hiroyuki Kawamoto van de Waseda Universiteit in Tokio, die niet betrokken was bij het nieuwe werk. Kawamoto en collega’s hebben hun eigen stofverwijderende technologieën ontwikkeld, waaronder een laag elektroden die in materialen kunnen worden ingebouwd. Wanneer ze zijn ingebed in een ruimtepak of op het oppervlak van apparatuur, genereren de elektroden elektrostatische krachten en werpen ze geladen stofdeeltjes weg. Dergelijke systemen zijn complexer dan het afschieten van een elektronenstraal op oppervlakken, zegt Wang. Maar een mogelijk nadeel van het eenvoudigere idee van een elektrische straal, zegt Kawamoto, is dat er een robot of een ander extern middel voor nodig is om het te sturen.
Een andere beperking van de elektronenbundel is dat deze 15 tot 25 procent van de stofdeeltjes achterliet. De onderzoekers willen het reinigingsvermogen verbeteren. Het team ziet de elektronenstraal ook als een van de vele benaderingen die toekomstige ruimteverkenners zullen gebruiken om oppervlakken schoon te houden, zegt Horányi, naast het ontwerp van het pak, andere reinigingstechnologieën en, op een dag, zelfs maanhabitats met modderkamers van maanstof.
