Ученые смоделировали, как лунная пыль разрушает покрытие космических аппаратов
Китайские ученые готовятся к строительству исследовательской станции на Южном полюсе Луны. У Китая уже были успешные лунные миссии, но для постоянной работы на спутнике Земли людям и технике нужно преодолеть серьезное препятствие – лунную пыль. Она состоит из очень мелких и липких частиц реголита, которые притягиваются к поверхностям с огромной силой. Эта пыль способна вывести из строя скафандры и оборудование за короткое время.
Обычно инженеры беспокоятся о метеоритах, которые врезаются в корабли на огромных скоростях. С пылью ситуация иная. Частицы сталкиваются с обшивкой корабля медленно, но последствия от этого бывают не менее разрушительными. Пыль накапливается на поверхности и нарушает работу механизмов. Ранее ученые пытались предсказать поведение пыли, но использовали для этого упрощенные модели. Они считали пылинку просто точечным зарядом. Такой подход облегчал расчеты, но давал большие погрешности, так как не учитывал поляризацию частиц.
Исследователи из Пекинского технологического института и Китайской академии космических технологий предложили новый метод. Они решили подробно описать, как именно заряженная пыль прилипает к космическому аппарату или отскакивает от него при низких скоростях. Ученые учли, что корабль на Луне окружен слоем плазмы. Днем солнечное излучение выбивает электроны с поверхности, и корпус заряжается положительно. Ночью же аппарат собирает электроны из плазмы и получает отрицательный заряд.
Реголит, как живая и мертвая вода — польза и вред от лунной пыли
Новая модель рассматривает пылинку как сферу, а корпус корабля — как плоскую проводящую поверхность с защитным покрытием. Авторы работы просчитали все силы, которые действуют в этой системе. Сюда входят электрическое поле, взаимодействие зарядов и даже деформация покрытия при ударе. Оказалось, что при низких скоростях на прилипание больше влияют силы межмолекулярного притяжения, чем электричество. Также выяснилось, что собственный заряд пылинки играет более важную роль, чем электрический потенциал самого корабля.
Результаты исследования помогли понять, как защитить технику. Толстое диэлектрическое покрытие с низкой диэлектрической проницаемостью снижает силу электростатического притяжения. Ученые советуют использовать материалы с низкой поверхностной энергией. Также они выяснили, что увеличение шероховатости поверхности помогает уменьшить прилипание. Пыль просто не сможет надежно зацепиться за такой материал. Эти выводы помогут инженерам при проектировании будущих лунных баз и роверов, а также пригодятся на Земле для борьбы с налипанием порошков в промышленных миксерах и фильтрах.
Где России лучшего всего строить базу — о Северном и Южном полюсах, критериях для выбора идеального места и ценности реголита рассказывали здесь.
Визуализация NASA
Самое популярное
