Hogyan viselkedik a holdpor a napszélben?

1079

A NASA huntsville-i Nemzeti Tudományos és
Technológiai Központjának Poros Plazmák Kutatási Laboratóriumában (NSSTC)
Mian Abbas és munkatársai végeztek kísérleteket a holdpor elektrosztatikus feltöltődésének hatásairól. Eredményeik egyben felhívják a figyelmet a jövő holdfelszíni expedíciói számára: a tervezett automatikus űreszközök munkájánál és az emberes küldetéseknél egyaránt figyelembe kell venni a holdpor kellemetlen tulajdonságait.

Az égi kísérőnk felszínét borító por kutatása azért került most a figyelem
előterébe, mert a jelenlegi tervek szerint a NASA 2018-ban felújítja az
emberes holdprogramot, majd állandó holdbázis is létesülne. Emellett más országok hosszabb távú űrkutatási terveiben is szerepel űrhajósok Holdra küldése (Kína, Oroszország, India, Japán, esetleg európaiak
is). Az emberes holdexpedíciókat megelőzően holdfelszíni
robotjárművek és egyéb eszközök kutatják majd a Hold felszínét. A holdpor azonban mindenütt jelen
van és sok kellemetlenséget okozhat, főleg ha elektromosan töltött, s így mindenhová behatolhat és megtapadhat. Mechanikai és elektromos
meghibásodásokat okozhat az eszközökben és beszennyezheti magát az űrruhát is. Az űrjárművekbe, zárt terű, belsejükben űrruha nélküli utazást lehetővé
tevő holdjárókba (holdi "mikrobuszok, furgonok"), valamint a holdbázis
belsejébe minden óvintézkedés és tisztítás ellenére bekerülhet a
holdpor, amely aztán az emberek szervezetébe többféle módon is bejuthat. Ott az éles peremű és roncsoló hatású, esetleg toxikus por súlyos egészségkárosodást okozhat, mert parányi, mikronnál is
kisebb méretű szemcséi mindenhová behatolhatnak.

Míg a Földet magnetoszférája és vastag légköre hatékonyan megvédi a Napból és a világűrből érkező részecske- és
elektromágneses sugárzástól, addig a Hold lényegében teljesen védtelen, mivel sem légköre, sem jelentős mágneses tere nincs. Így aztán a Nap ultraibolya
sugárzása, valamint a napszél és a koronakitörések által
szállított töltött részecskék akadálytalanul elérhetik égi kísérőnk
felszínét, amelynek Nap felöli oldala szinte "fürdik" a forró
napszélben. Ezen az oldalon az ultraibolya sugárzás és a napszél töltött részecskéinek hatására a holdfelszín
anyagából elektronok lépnek ki, így a felszínt borító poranyag elektronokban
hiányos lesz, azaz pozítív elektromos töltésűvé válik. A Hold felszínének éjszakai oldalán viszont csak "lecsapódnak" a napszél örvényei által odaszállított elektronok, így negatív töltésűvé válik a felszín (l. ábránkat).

A holdfelszín elektromos feltöltődése a
Nap ultraibolya sugárzása és a napszél töltött részecskéi által. (Kép: J. Halekas és G. Delory, Kaliforniai Egyetem, Berkeley, valamint
W. Farrell és T. Stubbs, NASA Goddard Űrkutatási Intézete).

A
huntsville-i Poros Plazmák Laboratórium vákuumkamrájában már 2005-ben elkezdték a kísérleteket az Apollo holdexpedíciók által Földre hozott holdporral: lézerfénnyel világították meg a szemcséket, majd a fényelektromos hatásra elektromosan feltöltődött port vizsgálták. A kutatók már akkor figyelmeztettek a holdpor esetleges
káros tulajdonságaira. A legújabb kísérletekben a napszél töltött
részecskéit imitálva elektronokkal bombázták a pormintát és így váltották ki elektromos feltöltődését. Amint az várható is volt, a por
felemelkedett a felszínről és lebegett (ez az elektrosztatikus levitáció jelensége), majd elektronmikroszkóppal vizsgálták, hiszen mikronos vagy mikronnál is kisebb méretű porszemcsék is bőven voltak a mintában.


A holdpor vizsgálata lézerrel egy kb. 30 cm-es méretű vákuumkamrában. (Kép: NASA Marshall Űrközpont, Huntsville, Alabama). 

A
mostani laboratóriumi vizsgálatok legmeglepőbb és legfontosabb
eredménye az, hogy az elektromos feltöltődésnek más lesz a
következménye az egyedülálló kis porszemcsék (mikronos vagy annál
kisebbek) esetében, mint az eredetileg is összetapadt, csomókban lévő
nagyobb porszemcse-halmazoknál, poraggregátumoknál. A kicsi, magányos szemcsék sokkal könnyebben és nagyobb mértékben képesek feltöltődni, azaz könnyebben rátapadhatnak az űreszközökre, űrruhára és behatolhatnak a legrejtettebb zugokba is. A
megtapadásukat segíthetik a kiálló, éles peremek tárgyakon. A
porszemcsék a méretüktől, alakjuktól, kémiai összetételüktől, belső
szerkezetüktől, valamint a feltöltő folyamattól függően (UV sugárzás,
pozitív vagy negatív részecskeáram) különböző módon és mértékben töltődhetnek fel. A folyamat részleteinek tisztázására a NASA
laboratóriumaiban további vizsgálatokat terveznek, ám maguk a kutatók is megjegyzik, hogy a szimulációs kísérletek eredményei nem feltétlenül fedik le teljes mértékben a holdpor saját környezetében mutatott viselkedését – a majdani expedícióknak adott esetben fel kell készülniük meglepő hatásokra is.

Forrás:

Kapcsolódó témák:

Hozzászólás

hozzászólás