Menininko galimų tyrinėjimo programų koncepcija. Atvaizdo kreditas: NASA Padidinti
Ar kada nors vaikščiojote per odinį batus su vilnoniu kilimu sausą žiemos dieną, o tada išėjote link durų rankenėlės? ZAP! Tarp pirštų ir metalinės rankenėlės šokinėja kibirkštinė kibirkštis.
Tai statinė iškrova - žaibolaidis mažas.
Statinė iškrova tik erzina visus Žemėje gyvenančius žmones, kur žiemos yra ypač žemos. Bet astronautams Mėnulyje ar Marse statinė iškrova gali sukelti rimtų problemų.
„Manome, kad„ Mars “dirvožemis yra toks sausas ir izoliuojantis, kad jei kosmonautas išeitų pėsčiomis, grįžęs į buveinę ir pasiekęs atidaryti oro užraktą, šiek tiek žaibolaidžio galėtų sugadinti kritinę elektroniką“, - aiškina Geoffrey A. Landis, fotoelektros ir kosmoso aplinkos poveikio padalinio fizikas NASA Glenn tyrimų centre Clevelandyje, Ohajo valstijoje.
Šis reiškinys vadinamas triboelektriniu įkrovimu.
Priešdėlis „tribo“ (tariamas TRY-bo) reiškia „trintis“. Kai tam tikros poros nepanašių medžiagų, pavyzdžiui, vilnos ir kietų batų padų odos, trinasi kartu, viena medžiaga atiduoda dalį savo elektronų kitai. Atskirtas krūvis gali sukurti stiprų elektrinį lauką.
Žemėje oras aplink mus ir mūsų dėvimi drabužiai paprastai turi pakankamai drėgmės, kad būtų tinkami elektros laidininkai, todėl visi krūviai, atskirti vaikščiojant ar trinant, turi paruoštą kelią į žemę. Elektronai, o ne kaupiasi ant jūsų kūno, išleidžia žemę.
Bet kai oras ir medžiagos yra ypač sausi, pavyzdžiui, sausą žiemos dieną, jie yra puikūs izoliatoriai, todėl nėra paruošto kelio į žemę. Jūsų kūnas gali sukaupti neigiamus krūvius, galbūt iki nuostabios 20 tūkstančių voltų. Jei paliesite laidininką, pavyzdžiui, metalinę durų rankenėlę, tada –ZAP! –Iš karto sukaupti elektronai išsikrauna.
Mėnulyje ir Marse sąlygos yra idealios triboelektriniam įkrovimui. Dirvožemis yra sausesnis nei žemėje esantis dykumos smėlis. Tai daro jį puikiu elektros izoliatoriumi. Be to, dirvožemis ir dauguma kosminių kosminių prietaisų bei kosminių laivų naudojamų medžiagų (pvz., Aliuminuotas mylaras, neoprenu dengtas nailonas, „Dacron“, uretanu dengtas nailonas, trikotažas ir nerūdijantis plienas) visiškai nesiskiria. Kai astronautai vaikšto ar roveriai rieda per žemę, jų batai ar ratai surenka elektronus, kai jie trinasi per žvyrą ir dulkes. Kadangi dirvožemis yra izoliacinis ir niekuo negali patekti į žemę, kosminis kostiumas ar roveris gali sukurti didžiulį triboelektrinį krūvį, kurio dydis kol kas nežinomas. O kai kosmonautas ar transporto priemonė grįš į pagrindą ir palies metalą - ZAP! Pagrindo lemputės gali užgesti arba blogiau.
Landisas ir kolegos iš NASA Glenn pirmą kartą pastebėjo šią problemą dešimtojo dešimtmečio pabaigoje, prieš pradedant „Mars Pathfinder“. „Kai mes važiavome prototipiniu„ Sojourner “roverio modeliuotoje Marso dulkėse imituotoje Marso atmosferoje, radome jį įkrautą šimtams voltų“, - prisimena jis.
Šis atradimas sudomino mokslininkus taip, kad jie pakeitė „Pathfinder“ roverio dizainą, pridėdami pusės colio ilgio adatas, pagamintas iš ypač plonos (0,0001 colio skersmens) volframo vielos, paaštrintos iki taško, prie antenos pagrindo. Adatos leis bet kokiam ant roverio sukauptam elektros krūviui ištekėti į plonąją Marso atmosferą, „kaip miniatiūrinę žaibolaidę, veikiančią atvirkščiai“, - aiškina NASA Elektrostatinės ir paviršiaus fizikos laboratorijos Kenedžio kosmoso centre vadovaujantis mokslininkas Carlosas Calle'as. , Florida. Panašios apsauginės adatos taip pat buvo sumontuotos ant „Spirit and Opportunity“ roverių.
Mėnulyje „Apollo“ astronautai niekada nepranešė, kad buvo sugadinti dėl elektrostatinės iškrovos “, - pažymi Calle. „Tačiau būsimos mėnulio misijos, naudojant didelę kasimo įrangą, kad būtų galima pernešti daug sausų nešvarumų ir dulkių, gali sukelti elektrostatinį lauką. Kadangi Mėnulyje nėra atmosferos, laukai gali augti gana stiprūs. Galų gale iškrovos gali įvykti vakuume. “
„Marse“, - tęsia jis, „iškrovos gali įvykti ne daugiau kaip keliais šimtais voltų. Tikėtina, kad tai bus vainikiniai žaibai, o ne žaibolaidžiai. Iš esmės astronautai gali būti nepavojingi gyvybei, tačiau gali pakenkti elektroninei įrangai. “
Taigi, koks yra šios problemos sprendimas?
Žemėje tai paprasta: mes sumažiname statinę iškrovą įžemindami elektros sistemas. Jų įžeminimas reiškia pažodžiui jų sujungimą su į žemę įmestais variniais strypais giliai į žemę. Įžeminimo strypai gerai veikia daugumoje Žemės vietų, nes kelios pėdos giliai yra drėgnas, todėl yra geras laidininkas. Pati žemė teikia „elektronų jūrą“, kuri neutralizuoja viską, kas prie jos prijungta, aiškina Calle.
Mėnulio ar Marso dirvožemyje nėra drėgmės. Nepadėtų net ledas, prasiskverbiantis į Marso dirvožemį, nes „užšalęs vanduo nėra baisiai geras laidininkas“, - sako Landis. Taigi antžeminiai strypai būtų neveiksmingi nustatant neutralų „bendrąjį pagrindą“ Mėnulio ar Marso kolonijai.
Ant Marso geriausia žemė gali būti, ironiškai, oras. Prie kiekvieno kosminio kostiumo ir buveinės gali būti pritvirtintas mažas radioaktyvusis šaltinis, toks, koks naudojamas dūmų detektoriuose. Mažos energijos alfa dalelės skristų į atmosferą, kurioje nėra energijos, patekdamos į molekules ir jas jonizuodamos (pašalindamos elektronus). Taigi atmosfera aplink buveinę ar astronautą taptų laidi ir neutralizuotų perteklinį krūvį.
Pasiekti bendrą pagrindą Mėnulyje būtų sudėtingiau, kai nėra net tokios retos atmosferos, kuri padėtų išsikrauti. Vietoj to, bendrą pagrindą galima rasti palaidojant po visą darbo plotą didžiulį folijos lakštą arba smulkių vielų tinklelį, kuris, galbūt, pagamintas iš aliuminio (kuris yra labai laidus ir gali būti išgaunamas iš mėnulio dirvožemio). Tada visos buveinės sienos ir aparatai būtų elektriškai sujungti su aliuminiu.
Tyrimai vis dar yra preliminarūs. Taigi fizikų, ieškančių tam tikro pagrindo, idėjos skiriasi.
Originalus šaltinis: NASA naujienų leidinys
