Корейские исследователи создают электростатическую среду, имитирующую поверхность Луны

Во всем мире продолжаются исследования по использованию Луны в качестве передовой базы для освоения дальнего космоса, и Корея не является исключением в этих усилиях. Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий (KICT) успешно внедрил электростатическую среду, имитирующую условия поверхности Луны, но не в космосе, а на Земле. Исследователи также оценили его производительность и эффективность.

Одной из наиболее серьезных угроз при выполнении лунных миссий является поверхностная среда Луны, которая имеет электростатический заряд. Из-за чрезвычайно тонкой атмосферы Луна подвергается непосредственному воздействию солнечных ультрафиолетовых лучей, рентгеновских лучей, солнечного ветра, земной плазмы и т. д. Таким образом, облака пыли на Луне обладают сильным статическим электричеством. Электростатическая среда Луны заряжена положительно днем ​​и отрицательно ночью.

Учитывая, что на Луне почти нет атмосферы, пыль легко сдувается даже при небольших ударах из-за минимального сопротивления воздуха. Электростатически заряженные частицы реголита могут нанести серьезный ущерб устройствам для исследования космоса, когда они застревают на них.

Например, попадая на фотоэлектрические элементы, эти частицы снижают эффективность выработки электроэнергии. В пилотируемых миссиях они могут повредить скафандры, защищающие космонавтов, или проникнуть в дыхательную систему, что приведет к опасным для жизни последствиям.

Исследовательская группа KICT, возглавляемая доктором Шин Хюсоном (вместе со старшим научным сотрудником Чунг Тэилем и доктором Пак Сынсу), разработала камеру, предназначенную для имитации электрически заряженных условий. Цель состоит в том, чтобы создать электростатическую среду, напоминающую поверхность Луны.

В камере, разработанной КИКТ, используются ультрафиолетовые лампы, электронные лучи и генераторы плазмы, которые положительно или отрицательно заряжают поверхности тестируемых объектов. В будущем это оборудование можно будет использовать для электростатического заряда копии лунного грунта с помощью ультрафиолетового излучения и электронных лучей. Это поможет определить, сколько материала прилипает к марсоходам, и предвидеть потенциальные проблемы.

Эта технология выходит за рамки простого проведения электростатической зарядки и моделирует электрически заряженную среду Луны в различных условиях, например, днем ​​или ночью, под воздействием земной плазмы.

Наибольшее достижение этой исследовательской работы заключается в способности разработанной аппаратуры количественно и независимо измерять величину генерируемого фотоэлектрического тока, который оказывает наиболее существенное влияние на зарядку лунной пыли в течение лунного дня. Погрешность между экспериментальным измерением, полученным в ходе данного исследования, и соответствующим теоретическим значением находилась в пределах примерно 5%, что свидетельствует о надежности разработанной технологии.

Таким образом, попытки KICT оказались успешными не только в воспроизведении луноподобной среды, в которой почвенная пыль остается электростатически заряженной, но и в разработке технологии ее оценки. Данная научно-исследовательская работа заложила основу для оснащения крупногабаритной грязной термовакуумной камеры (ТВК) разработанным оборудованием для реализации электростатически заряженной среды и дальнейшей оценки ее работоспособности.

Доктор Шин Хюсон, который руководил этим проектом, сказал: «Наше исследование представляет возможность эффективной интеграции полноразмерного DTVC, разработанного Кореей впервые в мире, с технологией зарядки лунной пылью. Это решение послужит испытательный стенд для серии технологий для реализации использования ресурсов на месте (ISRU) на Луне в будущем, решая и реагируя на ряд потенциальных технологических проблем, связанных с электрически заряженной лунной пылью».

Работа опубликована в журнале Aerospace.

Информация от: Национальным исследовательским советом по науке и технологиям.