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月球上尘埃的危险与承诺

发布2020年11月28日

你觉得你的家需要打扫一下吗?别烦躁——你的硬木跟月亮比起来什么都不是。它的表面是所以出了名的尘土飞扬地球上的沙漠是测试与灰尘有关的技术的首选环境,这些技术将用于月球任务。

这两项粉尘创新技术将在加州的莫哈韦进行飞行测试,测试对象是Masten空间系统公司生产的Xodiac垂直起飞和垂直着陆系统,其功能与月球着陆器非常相似。

图片来源:美国国家航空航天局

这些测试是由飞行的机会该项目是NASA太空技术任务理事会的一部分。目标:帮助研究人员推进传感器旨在解决喷射出的灰尘、岩石和其他由火箭羽流产生的粒子的危害设备用于收集月球灰尘和土壤进行分析。

测量尘埃

“当一辆车在月球上的土地,它拍摄了大量喷出物在高速度,包括灰尘以及较大的砾石和岩石,”Philip Metzger说,行星中佛罗里达大学的物理学家在奥兰多和首席研究员激光喷出物风暴即将到来的航班上传感器。“这可能会造成广泛的损害,从喷砂航天器表面和太阳能电池,到实际撞击和破坏光学传感器或其他仪器。”

梅泽尔20多年来一直在研究月球喷出物的影响,包括在美国宇航局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心,他在那里做出了贡献建议保护月球上的阿波罗遗址免受喷砂影响。

美国国家航空航天局的勘测者3号宇宙飞船(前景所示)于1967年登陆月球,1969年阿波罗12号(远处可见)登陆月球时的喷出物喷砂。Ejecta STORM传感器旨在精确测量由火箭羽流造成的月球尘暴,以帮助未来任务的预测建模和减缓计划。图片来源:美国国家航空航天局

“有喷出物传感器数据从实际月球任务可以帮助我们改善这些建议,也将帮助我们保护我们发送到月球的新飞船,甚至宇宙飞船绕它——所有这些都是很重要的不是美国,而是国际空间社区,”Metzger说。“然后我们可以开发真正具有预测性的物理方程,为缓解策略提供信息。”

即将进行的飞行测试就是朝这个方向迈出的一步。梅泽尔和他的团队将把他们的传感器安装到Xodiac上,在其下面放置模拟的月球土壤。该传感器将向飞扬的沙尘云发射四束激光,测量沙尘的数量、土壤的侵蚀率、颗粒的大小及其分布,以及其他因素。这些测量数据将被用于计算机建模,以在各种着陆条件下预测更大或更小的着陆器。

梅泽尔说,在月球任务中定期飞行低质量传感器还可以帮助科学家监测月球环境随时间的变化。

他说:“当我们测量尘埃时,我们也能够量化有多少火箭废气被困在月球环境中。”“随着越来越多的任务登陆月球,为了科学目的保护月球环境,这将非常重要。”

梅泽尔说,由“飞行机会”协助进行的测试是实现月球任务目标的关键一步,他们将能够在月球上进行测量。

他说:“当你在月球上执行任务时,你只有一次机会——大约30秒的时间——来获得你需要的测量结果。”“所以,你不想浪费这一点。你必须进行现场测试,确保你已经验证了传感器的所有不同方面。”

喷出物风暴传感器使用四个激光测量尘埃粒子大小、速度、分布,以及其他因素,所有数据可以告诉物理方程和计算机建模帮助研究人员了解多少月球表面土壤可能是由不同类型的激动在各种着陆条件下兰德斯。图片来源:中佛罗里达大学

收集的灰尘

月球上的尘埃不仅是一种危险,它还为科学研究提供了机遇。事实上,研究人员想收集一些表面灰尘,称为风化层,用于分析。这就是即将进行飞行测试的第二项技术背后的目标:总部位于纽约的蜜蜂机器人公司的PlanetVac。

之前乘坐马斯顿的车2017在美国,PlanetVac连接在着陆器的腿上,利用气体启动吸力,通过一根管子将表面样本转移到一个容器中,然后将其放入一个容器中,然后送回地球进行分析。设备已被选中到月球在未来的太空飞行中商用月球有效载荷服务CLPS后续行动。该有效载荷也将是日本航空宇宙探索机构(Japan Aerospace Exploration Agency) 2024年火星卫星探索任务的一部分。

在美国宇航局的飞行机会项目推动的2017年飞行测试中,蜜蜂机器人成功地使用PlanetVac设备从沙漠地面收集了超过300克的模拟月球风化层。2020年11月的飞行将评估该设备收集样本的能力,即使表面土壤受到火箭羽流的干扰。图片来源:蜜蜂机器人

虽然2017年的测试证明了该技术有能力成功收集超过300克的模拟风化层(大约一个橙子大小),但即将到来的飞行更进了一步。首先,尽管之前的测试涉及的样本容器非常接近着陆器脚垫,但这一次研究人员想要证明将样本转移到设备上方几英尺的容器的能力。

“这将表明,该技术的能力甚至超过了它在月球任务中可能需要做的事情,”机械工程师、蜜蜂公司即将进行的飞行项目负责人卢克·萨纳萨里安(Luke Sanasarian)说。“如果我们能证明我们可以在这种情况下提供样本,那么我们就可以降低月球任务的风险。”

在即将到来的飞行中,PlanetVac将捕获模拟月球风化层的样本,并将其转移到几英尺长的油管上,以位于着陆器顶部附近的样本捕获容器。图片来源:蜜蜂机器人

其次,“蜜蜂”正在利用为喷出物风暴测试创造的尘埃云来评估PlanetVac在表面松散风化层被冲刷后收集样本的有效性——2017年的测试中他们没有观察到这一点。

Sanasarian解释说:“之前,我们完全阻止了火箭羽流,以防止它扰乱风化层,因为考虑到地球大气的破坏程度比我们在月球上的真空环境中看到的要多得多。”“但现在,我们希望考虑到地表土壤的一些扰动,在某种程度上类似于我们在月球任务中看到的情况。这让我们更接近设备在那里会遇到什么。”

Sanasarian说,这种反复测试——研究人员能够评估一项技术的某些方面,进行改进,然后再次飞行以验证其他参数——对PlanetVac为计划于2023年执行的商业任务做准备非常有价值。

他说:“能够在新的配置下进行第二次测试,不仅扩大了我们对该技术如何工作的理解,而且还扩大了它可能参与的潜在任务。”

让中佛罗里达大学和蜜蜂技术一起飞行也将比任何一个团队单独飞行提供更多的数据。特别是,该大学团队的测量可以帮助蜜蜂更好地了解表层土壤被干扰的程度,同时仍然允许成功的样本收集。

Sanasarian说:“有他们的数据帮助我们了解有多少灰尘被扬起,这对我们的测试也是一个有益的补充。”“当然,这只会为所有参与的人以及NASA的任务增加更多的价值。”

在妮可油炸鸡肉
NASA的飞行机会项目

来源:美国国家航空航天局

  • 月球的礼物-来自离我们最近的天体的不可思议的礼物和收藏品,从阿波罗飞行的手工艺品到真正的、认证的月球岩石。
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