Умјетников концепт могућих истраживачких програма. Кредитна слика: НАСА Кликни за већу слику
Да ли сте икада прешли вунени тепих у ципелама са кожом на сухом зимском дану, а затим посегнули према кваци на вратима? ЗАП! Ударна искра скочи између прстију и металног дугмета.
То је статички пражњење - громобрани мали.
Статички исцједак само смета свима на Земљи који живе на којима зиме имају изузетно ниску влажност. Али астронаутима на Месецу или на Марсу, статички исцједак може бити права мука.
"На Марсу мислимо да је тло толико суво и изоловано да ако би астронаут шетао, када се он или она врате у станиште и пруже руку да отвори ваздушни отвор, мало громобрана може да запне критичну електронику", објашњава Геоффреи А Ландис, физичар из огранка за фотоволтаику и свемирске утицаје на НАСА истраживачки центар Гленн у Цлевеланду, Охајо.
Овај феномен се назива трибоелектрично пуњење.
Префикс „трибо“ (изговара се ТРИ-бо) значи „трљање“. Када се одређени парови за разлику од материјала, као што су вуна и тврда кожа потплата ципела, трљају заједно, један материјал одустаје од неких својих електрона у други. Одвајање набоја може створити снажно електрично поље.
Овде на Земљи, ваздух око нас и одећа коју носимо обично имају довољно влаге да буду пристојни електрични проводници, тако да сваки набој одвојен ходањем или трљањем има спреман пут ка земљи. Електрони крваре у земљу уместо да се накупљају на вашем телу.
Али када су ваздух и материјали изузетно суви, као што је сухи зимски дан, они су одлични изолатори, тако да нема спремног пута за земљу. Ваше тело може да акумулира негативне набоје, могуће и до невероватних 20 хиљада волти. Ако додирнете проводник, као што је метална квака, тада - ЗАП! - сви акумулирани електрони се испуштају одједном.
На Месецу и на Марсу услови су идеални за трибоелектрично пуњење. Тло је суше од пустињског песка на Земљи. То га чини одличним електричним изолатором. Штавише, земља и већина материјала који се користе у свемирским одијелима и свемирским бродовима (нпр. Алуминизовани милар, најлон пресвучен најлоном, Дацрон, најлон прекривен уретаном, трикот и нехрђајући челик) потпуно се не разликују један од другог. Када астронаути шетају или се роверји преврћу по земљи, њихове чизме или точкови скупљају електроне док трљају по шљунку и прашини. Будући да је тло изолационо и не пружа пут до тла, свемирско одело или ровер може створити огроман трибоелектрични набој, чија величина још није позната. А кад се астронаут или возило врати у базу и додирне метал-ЗАП! Светла у бази могу се угасити или још горе.
Ландис и колеге из НАСА Гленн први су приметили овај проблем крајем деведесетих пре него што је лансиран Марс Патхфиндер. „Када смо покренули прототип котача Сојоурнер-овог ровера преко симулиране марсовске прашине у симулираној марсовској атмосфери, установили смо да је напуњено до стотина волти“, присећа се он.
То откриће толико је забринуло научнике да су модификовали Патхфиндер-ов дизајн ровера, додајући игле дугачке пола инча, израђене од ултра танке (0,0001 инчне пречника) волфрамове жице, наоштрене до тачке, у дну антена. Игле би омогућиле да сваки електрични набој изграђен на роверу искрвари у танкој марсовској атмосфери, "попут минијатурног громобрана који ради уназад", објашњава Царлос Цалле, водећи научник у НАСА-иној лабораторији за електростатику и физику површине у свемирском центру Кеннеди , Флорида. Сличне заштитне игле су такође инсталиране на роверима Спирит и Оппортунити.
На Месецу, „астронаути Аполона никада нису извештавали да их електростатички пражњеници затварају“, примећује Цалле. „Међутим, будуће лунарне мисије које користе велику опрему за ископавање за померање пуно суве прашине и прашине могу произвести електростатичка поља. Пошто на Месецу нема атмосфере, поља би могла да постану доста јака. На крају би се пражњење могло појавити у вакууму. "
"На Марсу", наставља он, "пражњење се може догодити на не више од неколико стотина волти. Вероватно је да ће они имати облик короналних сијаја, а не громобрана. Као такви, астронаути можда неће бити опасни по живот, али могу бити штетни за електронску опрему. "
Па, шта је решење за овај проблем?
Овде на Земљи је једноставно: минимизирамо статички пражњење уземљењем електричних система. Уземљење их значи буквално повезивање са Земљином бакарним шипкама дубоко у земљу. Приземни штапови добро делују на већини места на Земљи јер је земља дубока неколико стопа, а самим тим је добар проводник. Сама Земља пружа "море електрона", које неутралише све што је повезано с њом, објашњава Цалле.
Међутим, у земљи Месеца или Марса нема влаге. Чак ни лед за који се веровало да прожима марсовско тло не би помогао, јер „смрзнута вода није страшно добар проводник“, каже Ландис. Дакле, приземни штапови били би неефикасни у успостављању неутралног „заједничког тла“ за лунарну или марсовску колонију.
На Марсу је најбоље тло, иронично, ваздух. Ситни радиоактивни извор „попут оног који се користи у детекторима дима“ могао би да се причврсти на сваки свемирски одели и на станиште, сугерише Ландис. Нискоенергетске алфа честице летеле би у разређену атмосферу, ударајући у молекуле и јонизујући их (уклањајући електроне). Тако би атмосфера око станишта или астронаута постала проводљива, неутралишући сваки вишак набоја.
Постизање заједничке тачке на Месецу било би замршеније, а не постоји чак ни разређена атмосфера која би помогла да се одбаци крв. Уместо тога, заједничко тло би се могло обезбедити закопавањем огромног лима фолије или мрежице ситних жица, вероватно израђених од алуминија (који је високо проводљив и може се извући из лунарног тла) испод читавог радног подручја. Тада би сви зидови и уређаји станишта били електрично повезани са алуминијумом.
Истраживање је и даље прелиминарно. Тако се идеје разликују међу физичарима који траже, па, неку заједничку основу.
Изворни извор: НАСА Невс Релеасе
