สล็อตแตกง่าย คุณทำความสะอาดฝุ่นอวกาศที่เกาะติดได้อย่างไร? กระแทกด้วยลำแสงอิเล็กตรอน

สล็อตแตกง่าย คุณทำความสะอาดฝุ่นอวกาศที่เกาะติดได้อย่างไร? กระแทกด้วยลำแสงอิเล็กตรอน

สล็อตแตกง่าย วิธีการใหม่ในการดูแลพื้นที่ว่างส่งอนุภาคฝุ่นที่มีประจุบินภารกิจของ NASA Artemis ตั้งเป้าที่จะส่งนักบินอวกาศไปยังดวงจันทร์ภายในปี 2024 แต่เพื่อให้ประสบความสำเร็จ พวกเขาจะต้องแก้ปัญหาใหญ่ที่เกิดจากอนุภาคเล็กๆ ซึ่งก็คือฝุ่น

ผลกระทบบนพื้นผิวของดวงจันทร์ได้บดหินดวงจันทร์ให้เป็นฝุ่นเป็นเวลาหลายพันล้านปี ( SN: 1/17/19 ) Mihály Horányi นักฟิสิกส์จาก University of Colorado Boulder กล่าว วัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนนี้สามารถสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์และแม้กระทั่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพของนักบินอวกาศหากสูดดม ( SN: 12/3/13 ) ที่เลวร้ายไปกว่านั้น การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ทำให้ฝุ่นของดวงจันทร์มีประจุไฟฟ้า ดังนั้นจึงเกาะติดกับทุกสิ่ง

Horányi และเพื่อนร่วมงานได้ค้นพบวิธีการใหม่ในการต่อสู้กับการเกาะติดของฝุ่นบนดวงจันทร์ 

โดยใช้ลำแสงอิเล็กตรอนกำลังต่ำเพื่อทำให้อนุภาคฝุ่นลอยออกจากพื้นผิว นักวิจัยรายงานออนไลน์เมื่อวันที่ 8 สิงหาคมใน Acta Astronauticaซึ่งช่วยเสริมแนวทางที่มีอยู่สำหรับปัญหาที่เหนียวแน่น

ระหว่างภารกิจ Apollo นักบินอวกาศอาศัยระบบเทคโนโลยีต่ำในการทำความสะอาดฝุ่นจากดวงจันทร์ออกจากชุดอวกาศ: แปรง อย่างไรก็ตาม วิธีการทางกลดังกล่าวถูกขัดขวางโดยธรรมชาติของฝุ่นจากดวงจันทร์ซึ่งมีประจุไฟฟ้า ซึ่งเกาะติดกับซอกมุมของผ้าทอชุดอวกาศ

วิธีการที่อธิบายไว้ใหม่ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติทางไฟฟ้าของฝุ่น ลำอิเล็กตรอนทำให้ฝุ่นปล่อยอิเล็กตรอนเข้าสู่ช่องว่างเล็กๆ ระหว่างอนุภาค อิเล็กตรอนที่มีประจุลบเหล่านี้บางส่วนถูกดูดกลืนโดยจุดฝุ่นที่อยู่รอบๆ เนื่องจากอนุภาคที่มีประจุจะผลักกัน สนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้น “ขับฝุ่นออกจากพื้นผิว” Xu Wang นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ กล่าว

“นี่เป็นแนวคิดที่ไม่เหมือนใคร” วิศวกรเครื่องกล Hiroyuki Kawamoto จาก Waseda University ในโตเกียว ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานใหม่กล่าว คาวาโมโตะและเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเทคโนโลยีป้องกันฝุ่นของตนเอง ซึ่งรวมถึงชั้นของอิเล็กโทรดที่สามารถสร้างเป็นวัสดุได้ เมื่อฝังอยู่ในชุดอวกาศหรือบนพื้นผิวของอุปกรณ์ อิเล็กโทรดจะสร้างแรงไฟฟ้าสถิตและขจัดอนุภาคฝุ่นที่มีประจุไฟฟ้าออกไป ระบบดังกล่าวซับซ้อนกว่าการยิงลำแสงอิเล็กตรอนที่พื้นผิว Wang กล่าว แต่ข้อเสียที่อาจเกิดขึ้นจากแนวคิดเกี่ยวกับลำแสงไฟฟ้าที่ง่ายกว่านั้นคือ คาวาโมโตะกล่าวว่าต้องใช้หุ่นยนต์หรือวิธีการภายนอกอื่นๆ เพื่อควบคุมทิศทาง

ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งของลำอิเล็กตรอนคือมันทิ้งอนุภาคฝุ่นไว้ 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ นักวิจัยตั้งเป้าที่จะปรับปรุงพลังการทำความสะอาด ทีมยังมองเห็นลำแสงอิเล็กตรอนเป็นหนึ่งในแนวทางต่างๆ ที่นักสำรวจอวกาศในอนาคตจะใช้เพื่อรักษาพื้นผิวให้สะอาด Horányi กล่าว นอกเหนือจากการออกแบบที่เหมาะสม เทคโนโลยีการทำความสะอาดอื่นๆ และในวันหนึ่ง แม้แต่ที่อยู่อาศัยของดวงจันทร์ที่มีห้องโคลนฝุ่นจากดวงจันทร์

นักวิจัยเชื่อว่าการผลิตฝุ่นของ Phaethon เกิดจากความร้อนสูง 

ซึ่งทำลายหินบนพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยและส่งอนุภาคให้สูงขึ้น Phaethon มีแรงโน้มถ่วงเพียงเล็กน้อยที่อนุภาคเหล่านั้นสามารถหลบหนีออกสู่อวกาศได้ ฝุ่นเพิ่มเติมอาจเกิดจากการผึ่งให้แห้ง Jewitt กล่าวว่าเมื่อมีความร้อนดังกล่าว แร่ธาตุไฮเดรทบนดาวเคราะห์น้อยอาจแห้งและแตกออก อย่างที่พื้นทะเลสาบว่างเปล่าทำบนโลก ทำให้เกิดอนุภาคมากขึ้น

การหมุนเร็วของ Phaethon ทำให้เกิดความเครียดมากขึ้น ดาวเคราะห์น้อยจะเลี้ยวเต็มทุกสามชั่วโมง 36 นาที การหมุนอย่างรวดเร็วดังกล่าวเป็นเรื่องปกติของดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็ก และหมายความว่าพื้นผิวจะแข็งตัวและทอดในช่วงเวลาสั้นๆ การหมุนยังสร้างแรงเหวี่ยงที่อาจช่วยยกอนุภาคขึ้นสู่อวกาศ

ทว่าการค้นพบเหล่านี้ไม่ได้ไขปริศนาว่าดาวเคราะห์น้อยขนาดย่อมสร้างฝนดาวตกที่น่าทึ่งได้อย่างไร Jewitt กล่าว ประการหนึ่ง ตามที่เขาและเพื่อนร่วมงานระบุไว้ในปี 2013 ในAstrophysical Journal Lettersว่าอนุภาคในหางชั่วคราวของ Phaethon นั้นเล็กเกินไปมาก

อุกกาบาตเจมินิดส่วนใหญ่ที่เราเห็นมาจากอนุภาคที่มีความกว้างประมาณมิลลิเมตร แต่อนุภาคในหางนั้นเล็กกว่าด้วยซ้ำ โดยมีความยาวเพียงหนึ่งในพันของมิลลิเมตรเท่านั้น Jewitt และ Li อนุมานขนาดที่เล็กเพราะแสงแดดออกแรงกดรังสีซึ่งอ่อนแอซึ่งผลักหางออกจากดวงอาทิตย์ทันที ถ้าอนุภาคมีขนาดใหญ่ขึ้น พวกมันก็จะต้านทานแรงกดที่อ่อนแอและหางก็จะโค้ง

นอกจากนี้ ทางเดินใกล้ของ Phaethon ไปยังดวงอาทิตย์ไม่ได้ขับอนุภาคออกจนเกือบเพียงพอที่จะเติมกระแส Geminid นี่แสดงให้เห็นว่าภัยพิบัติบางอย่างกระทบดาวเคราะห์น้อยในอดีตที่ผ่านมา และทำให้อุกกาบาตจำนวนมากที่ยังคงสร้างความสุขให้กับผู้สังเกตการณ์ดาวตกในปัจจุบัน

ในปี 2014 นักดาราศาสตร์ Richard Arendt แห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ บัลติมอร์เคาน์ตี้รายงานการพบเห็นกระแสอุกกาบาตเจมินิดโดยตรงเป็นครั้งแรก เขาได้วิเคราะห์ข้อมูลเก่าจากยานอวกาศซึ่งภารกิจหลักไม่เกี่ยวข้องกับระบบสุริยะ: Cosmic Background Explorer ซึ่ง NASA ได้เปิดตัวเมื่อหนึ่งศตวรรษก่อนหน้านั้นเพื่อศึกษาแสงระยิบระยับของบิ๊กแบงและสำรวจการเกิดของจักรวาล สล็อตแตกง่าย