ماهیت تیز و چسبندهاش باعث میشود به راحتی به همه چیز از پنلهای خورشیدی تا درون ریههای انسان چسبد. اگرچه روشهایی برای مقابله با آن وجود دارد، اما هنوز نیاز به آزمایشهای گستردهای در زمین است تا این سیستمها در محیط ماه استفاده شوند. مقاله جدیدی در مجله Acta Astronautica توسط فرانچسکو پاسیلی و الوارو رومرو-کالو از دانشگاه گرجیا تک و همکارانش، دو نوع سیستم جلوگیری از گردوغبار الکترودینامیکی (EDS) انعطافپذیر را معرفی میکند که ممکن است در آینده در محیط ماه استفاده شوند.
سیستمهای EDS سالهاست که به عنوان راهحل اصلی برای مقابله با گردوغبار ماه مطرح شدهاند. این سیستمها با ایجاد یک “پرده الکتریکی” کار میکنند؛ به این صورت که ذرات باردار و بیبار را از روی سطح با استفاده از میدان الکتریکی اطراف آن به سمت بیرون میرانند. بهاندازهی “پردههای” کشتیهای فضایی در فیلمهای ستارهگرد یا ستارهگان، اما طراحی شده برای دفع گردوغبار نه تیراندازی لیزری. این سیستمها برای محافظت از سطوح صاف مانند پنلهای خورشیدی اثبات شدهاند، اما نه همه سازههای ماه سطح صاف خواهند داشت و بسیاری از EDSها برای سطوح منحنی مناسب نیستند.
یکی از سبکهایی که تیم محققان انتخاب کردند، مبتنی بر مس بود. مس بهعنوان بهترین رسانای الکتریکی استاندارد (از مدارهای چاپی تا موتورها) از نظر هزینه مقرونبهصرفه و سریع ساختن است. میتوان آن را به هر شکلی خم کرد و به سطوح منحنی سازگار شد. اما ضعف آن، مانند بسیاری از فلزات، تکرار خمش است. الکترودهای این سیستمها پس از خمشهای مکرر ترک میخورند و برای نصب ثابت مناسباند، اما برای سیستمهایی که باید از یک مکان به مکان دیگر جابجا شوند، مناسب نیستند.
گزینهای که این مشکل را حل میکند، اکسید گرافن کاهشیافته اصلاحشده شیمیایی (CMrGO) است. این الکترود جدید از نانوکامپوزیتها توسط تیم گرجیا تک توسعه یافته و بهطور خاص برای تحمل کششهای استاتیک و متناوب طراحی شده است. این کششها بخشی از تغییرات دمایی شدید سطح ماه (طرف دور و نزدیک) خواهند بود که اندازه بسیاری از رساناهای الکتریکی را تغییر میدهد.
با این حال، تغییرات دمایی در مدل آزمایشی تیم مورد بررسی قرار نگرفت. آنها از گردوغبار شبیهساز ماه (تولیدشده توسط آزمایشگاه Exolith Lab) در یک اتاق خلاء با فشار تا ۱۰ بیلیون برابر کمتر از فشار جو زمین (اما ۱۰٬۰۰۰ برابر فشار خلاء ماه) استفاده کردند. همچنین گردوغبار را با نور فرابنفش تاباندند تا شبیهسازی کنند که گردوغبار در سطح ماه تحت تأثیر نور فرابنفش باردار میشود.
متأسفانه شبیهسازیهای گردوغبار ماه محدودیتهایی دارند. سیستمهای تولید آنها معمولاً لبههای تیز مانند گردوغبار واقعی را تولید نمیکنند و تابش فرابنفش که تیم گرجیا استفاده کرد، بهترین تقریبی است که ما در زمین میتوانیم ارائه دهیم. در سطح ماه، گردوغبار حتی سختتر برای مقابله است، اگرچه ناسا اخیراً یک مأموریت EDS را در مأموریت بلو گوست فایرفلای برای محافظت از رادیاتورها و شیشهها در سطح ماه ارسال کرده است.
در زمین، محققان چندین آزمایش با EDSهای منحنی انجام دادند، با تفاوت اصلی اینکه آیا گردوغبار قبلاً روی سطح جمع شده بود یا “گردوغبار پویا” (گردوغبار در حال جمعشدن) در حال وقوع بود. به عبارت دیگر، چگونه این سیستمها در دفع گردوغبار چسبیده به سطح در مقابل جلوگیری از چسبیدن آن عمل میکنند.
نمونههای مبتنی بر مس (یا بهطور دقیقتر مس-پلیایمید) عملکرد بسیار خوبی داشتند؛ بیش از ۹۰ درصد گردوغبار حتی در حالت چسبیده حذف شد، به شرطی که ولتاژ مناسب (بالاتر از ۳ کیلوولت) استفاده شود. سیستمهای مبتنی بر CMrGO کمی کماثرتر بودند؛ با بازدهی ۶۰ درصد در حذف گردوغبار چسبیده. این کاهش بازدهی به دلیل جرقههای میکرویی بود که به دلیل عدم وجود پوشش دیالکتریک اطراف رساناها رخ داد و اجازه میداد جرقه بین الکترودها بین بین بزند. با این حال، هر دو سیستم (مس و CMrGO) توانستند تقریباً تمام گردوغبار را در محیط گردوغبار پویا از سطح دور نگه دارند و نشان دادند که برای جلوگیری از تجمع بلندمدت گردوغبار مؤثرند.
تاکنون هیچیک از این سیستمها برای هیچ مأموریت ماهی نزدیکترین آینده انتخاب نشدهاند. اما با توجه به برنامههای فراوان مأموریتهای ماهی که توسط آمریکا و چین در سالهای آینده در نظر گرفته شدهاند، ممکن است تنها زمان باشد تا بتوانیم پارچههای انعطافپذیر و منحنی روی سازههای اسکان، روباتها و سطوح دیگر ماه ببینیم که برای محافظت از آنها در برابر این ماده پرکاربرد و ناخوشایند ماه عمل کنند.
