Mākslinieka koncepcija par iespējamām izpētes programmām. Attēla kredīts: NASA Noklikšķiniet, lai palielinātu
Vai kādreiz sausā ziemas dienā esat staigājuši pa vilnas paklāju ar ādas zoli kurpēs un pēc tam aizsnieguši uz durvju rokturi? ZAP! Dūriena dzirkstele izlien starp pirkstiem un metāla kloķi.
Tā ir statiskā izlāde - zibens spuldze ir maza.
Statiskā izlāde ir tikai kaitinoša ikvienam Zemes iedzīvotājam, kur ziemām ir īpaši zems mitrums. Bet astronautiem uz Mēness vai Marsa statiskā izlāde varētu sagādāt reālas nepatikšanas.
"Uz Marsa mēs domājam, ka augsne ir tik sausa un izolējoša, ka tad, ja astronauts izietu pastaigā, kad viņš vai viņa atgrieztos biotopā un būtu izstiepies, lai atvērtu gaisa bloku, neliels zibens sprādziens varētu sagraut kritisko elektroniku," skaidro Geoffrey A Landiss, fiziķis ar fotoelementu un kosmosa ietekmes uz vidi filiāli NASA Glenn pētniecības centrā Klīvlendā, Ohaio.
Šo parādību sauc par triboelektrisko uzlādi.
Prefikss “tribo” (izrunā TRY-bo) nozīmē “berzēt”. Kad daži pāri atšķirībā no materiāliem, piemēram, vilnas un cietas kurpju zoles ādas, berzē kopā, viens materiāls atdod daļu savu elektronu otram. Lādēšanas atdalīšana var radīt spēcīgu elektrisko lauku.
Šeit, uz Zemes, gaisam ap mums un drēbēm, kuras mēs valkājam, parasti ir pietiekami daudz mitruma, lai tie būtu pienācīgi elektrības vadītāji, tāpēc visiem lādiņiem, kas atdalīti, ejot vai berzējot, ir gatavs ceļš uz zemi. Elektroni izplūst zemē, nevis uzkrājas uz ķermeņa.
Bet, ja gaiss un materiāli ir īpaši sausi, piemēram, sausā ziemas dienā, tie ir lieliski izolatori, tāpēc nav gatavu ceļu uz zemi. Jūsu ķermenis var uzkrāt negatīvas lādiņas, iespējams, līdz pārsteidzošam 20 tūkstošiem voltu. Ja pieskaraties vadītājam, piemēram, metāla durvju kloķim, tad - ZAP! - visi uzkrātie elektroni izlādējas uzreiz.
Uz Mēness un Marsa apstākļi ir ideāli piemēroti triboelektriskās uzlādes veikšanai. Augsne ir sausāka par tuksneša smiltīm uz Zemes. Tas padara to par lielisku elektrisko izolatoru. Turklāt grunts un lielākā daļa kosmosa kosmosā un kosmosa kuģos izmantoto materiālu (piemēram, alumīnija mylar, ar neoprēnu pārklāts neilons, Dacron, ar uretānu pārklāts neilons, triko un nerūsējošais tērauds) ir pilnīgi atšķirīgi. Kad astronauti staigā vai roveri ripo pa zemi, viņu zābaki vai riteņi savāc elektronus, berzējot caur granti un putekļiem. Tā kā augsne ir izolējoša un nedod ceļu uz zemi, kosmosa uzvalks vai roveris var radīt milzīgu triboelektrisko lādiņu, kura lielums vēl nav zināms. Un kad astronauts vai transportlīdzeklis atgriežas pie pamatnes un pieskaras metālam - ZAP! Bāzes apgaismojums var nodzist vai sliktāk.
Landiss un NASA Glenn kolēģi pirmo reizi pamanīja šo problēmu 1990. gadu beigās pirms Marsa Pathfinder palaišanas. "Kad mēs braucām ar Sojourner rover prototipa riteni virs simulētajiem Marsa putekļiem simulētajā Marsa atmosfērā, mēs atradām, ka tas ir uzlādēts līdz simtiem voltu," viņš atceras.
Šis atklājums uztrauca zinātniekus, ka viņi pārveidoja Pathfinder rovera dizainu, pievienojot pus collu garas adatas, kas izgatavotas no īpaši plānas (0,0001 collas diametra) volframa stieples, kas asinātas līdz punktam, antenu pamatnē. Adatas ļaus jebkuram elektriskajam lādiņam, kas izveidojies uz rovera, izplūst plānā Marsa atmosfērā, “kā miniatūrs zibens stienis, kas darbojas atpakaļgaitā”, skaidro Karloss Kalls, NASA Elektrostatikas un virsmas fizikas laboratorijas galvenais zinātnieks Kenedija kosmosa centrā. , Florida. Līdzīgas aizsargājošās adatas tika uzstādītas arī uz Spirit un Opportunity roveriem.
Uz Mēness “Apollo astronauti nekad nav ziņojuši, ka viņus sagrauj elektrostatiskās izlādes,” atzīmē Kalle. “Tomēr turpmākās Mēness misijas, kurās tiek izmantots liels rakšanas aprīkojums, lai pārvietotu daudz sausu netīrumu un putekļu, varētu radīt elektrostatiskos laukus. Tā kā uz Mēness nav atmosfēras, lauki varētu izaugt diezgan spēcīgi. Galu galā izlāde varētu notikt vakuumā. ”
“Uz Marsa,” viņš turpina, “izlāde var notikt ne vairāk kā dažos simtos voltu. Iespējams, ka tie notiks koronālas spīduma, nevis zibens skrūves veidā. Kā tādi tie nevar būt astronautu dzīvībai bīstami, bet tie varētu būt kaitīgi elektroniskajām iekārtām. ”
Kāds ir šīs problēmas risinājums?
Šeit uz Zemes tas ir vienkārši: mēs minimizējam statisko izlādi, iezemējot elektriskās sistēmas. To iezemēšana nozīmē to burtisku savienošanu ar zemes stiepjošiem vara stieņiem dziļi zemē. Zemes stieņi darbojas labi lielākajā daļā Zemes vietu, jo vairākas pēdas dziļi augsne ir mitra, un tādējādi tā ir laba vadītāja. Pati Zeme nodrošina “elektronu jūru”, kas neitralizē visu, kas ar to saistīts, skaidro Kalle.
Tomēr Mēness vai Marsa augsnē nav mitruma. Pat ledus, kas, domājams, caurstrāvo Marsa augsni, nepalīdzētu, jo “sasaldēts ūdens nav šausmīgi labs vads”, saka Landiss. Tātad zemes stieņi būtu neefektīvi, lai izveidotu neitrālu “kopējo pamatu” Mēness vai Marsa kolonijai.
Uz Marsa vislabākais pamats varētu būt, gaiss. Katram kosmosa tērpam un biotopam varētu būt pievienots neliels radioaktīvs avots, tāds, kāds tiek izmantots dūmu detektoros, iesaka Landis. Alfa daļiņas ar zemu enerģijas patēriņu izlidotu atmosfērā, kas ir saīsināta, sitot molekulas un tās jonizējot (noņemot elektronus). Tādējādi atmosfēra ap biotopu vai astronautu kļūtu vadoša, neitralizējot jebkādu lieko lādiņu.
Kopīga sasniegšana uz Mēness būtu grūtāka, ja nav pat tādas retinātas atmosfēras, kas palīdzētu atbrīvot lādiņu. Tā vietā kopēju pamatu varētu nodrošināt, visā darba vietā apraktot milzīgu folijas loksni vai smalku stiepļu sietu, kas, iespējams, ir izgatavots no alumīnija (kas ir ļoti vadītspējīgs un ko var iegūt no Mēness augsnes). Tad visas dzīvotnes sienas un aparāti būtu elektriski savienoti ar alumīniju.
Pētījumi joprojām ir provizoriski. Tātad fiziķu idejas ir atšķirīgas, ja viņi arī meklē kaut ko kopīgu.
Oriģinālais avots: NASA ziņu izlaidums
