Британские инженеры придумали способ защитить астронавтов от марсианской пыли
Ученые из Великобритании предложили бороться с налипанием марсианской пыли на скафандры с помощью новой системы на основе электродов. Опасные для человека частицы будут удаляться за счет электростатики. Первые испытания показали, что эффективность очистки с помощью системы достигает почти 100%, однако перед настоящими полетами на Красную планету ее еще предстоит доработать.
Помимо повышенной радиации и пониженной гравитации, одна из проблем, с которой может столкнуться человек во время длительного пребывания на Марсе, — это пыль, которая прилипает к скафандрам и оборудованию и может вызывать их износ. Кроме того, реголит может содержать токсичные частицы, опасные для астронавтов. Поэтому его нужно будет удалять со скафандров перед тем, как зайти внутрь марсианской базы, либо космического корабля.
Британские инженеры Бенджамин Григгс и Люсинда Бертуд из Бристольского университета разработали и протестировали электростатическую систему для удаления марсианской пыли со скафандров (ERS), которая работает на основе метода диэлектрофореза.
Система состоит из двух компонентов: генератора сигналов высокого напряжения (HVWG), используемого для создания прямоугольных волн различной частоты и амплитуды до 1000 вольт (В), и устройства электростатического удаления (ERD), состоящего из массива расположенных параллельно друг другу медных электродов. Когда прямоугольные волны прикладываются к электродам, генерируется изменяющееся мощное электрическое поле. Если частицы реголита попадут на скафандр, они будут перемещаться за счет электростатических и диэлектрофоретических сил, которые воздействуют соответственно на заряженные и незаряженные частицы внутри пылинок. Это приводит к смещению пыли в направлении, перпендикулярном электродам, и очищает поверхность.
Чтобы протестировать свою систему, исследователи провели эксперимент, в ходе которого изучили несколько ключевых переменных: частоту и амплитуду прямоугольных волн, расстояние между электродами, наклон поверхности ERD, расстояние между электродами и слоем пыли, а также материал поверхности, с которой удаляется пыль. Далее они создали простую аналитическую модель на основе закона Кулума и закона диэлектрофореза, чтобы спрогнозировать влияние заданных параметров.
После этого ученые провели второй эксперимент, чтобы количественно оценить оптимальную производительность системы. Во время него оценивалась эффективность очистки (процент поверхности, которая была чистой от пыли) и скорость очистки (сколько времени потребовалось, чтобы перейти от 5% до 60% очищенной поверхности). Авторы исследования также регулировали частоту и амплитуду прямоугольной волны, подаваемой на электроды. Следующим этапом было испытание системы на скафандрах. Для этого устройство встроили под внешний слой экипировки космонавтов.
Испытания показали, что эффективность очистки с помощью системы достигает около 98% при установке непосредственно под слоем частиц пыли. Однако под тканью скафандра ее эффективность значительно снизилась, поскольку увеличилось расстояние между устройством и частицами пыли. Ученые пришли к выводу, что систему, вероятно, потребуется интегрировать непосредственно во внешний слой скафандров, либо вплетать в саму ткань для повышения производительности.
Авторы разработки отмечают, что ее еще предстоит доработать перед тем, как применять во время реальных полетов на Марс. По их словам, система пригодится не только для скафандров, но и для удаления пыли с солнечных панелей и оптических устройств. Она может стать достойной альтернативой механическим методам борьбы с реголитом как на Марсе, так и на Луне. Например, использовать ее можно вместо чистки щеткой и пылесосом, как это делали астронавты во время лунных полетов на «Апполонах».
