در طول پروژه های فضایی آپولو ثابت شد که گرد و غبار ماه می تواند برای فضانوردان مشکل ساز شود.
ترجمه: آزاده موحد
گرد و غبار با سایش پارچه و تجهیزات اصلی به سرعت لباس فضانورد را تخریب می کند و در عین حال بر روی سلامت او نیز تاثیر منفی به جای می گذارد. در گذشته فضانوردان آپولو اعلام کرده بودند که گرد و غبار ماه در طول انجام ماموریت بر روی پوست، چشم و سیستم تنفسی آن ها تاثیر گذاشته بود.
به گزارش سرویس ترجمه نساجی امروز، ناسا در حال حاضر در حال بررسی بازگشت احتمالی به ماه است و آژانس فضایی اروپا نیز قصد دارد یک پایگاه دایمی بر روی سطح ماه تاسیس کند. ناسا با توجه به این قضیه، گرد و غبار ماه را به عنوان یک چالش زیست محیطی جدید تعریف کرده است که برای ماموریت های آینده بر روی سطح ماه باید بر آن غلبه کرد.
گروهی از مهندسان شرکت بویینگ برای رفع این مشکل با استفاده از فناوری نانولوله های کربنی یک لباس فضانوردی با خاصیت خودتمیزشوندگی را تولید و آزمایش کرده اند.
فناوری
مهندسان شرکت بویینگ یک لباس فضانوردی با سیستم حذف گرد و غبار تعبیه شده درون آن را تولید کرده اند.
در این فناوری نخ های رسانای موازی تهیه شده از الیاف نانولوله ای کربن انعطاف پذیر، درون لایه بیرونی لباس فضانوردی قرار می گیرند.
نانولوله های کربنی توسط ولتاژ متناوب انرژی دریافت می کنند و یک موج رونده از میدان الکتریکی را در اطراف لباس ایجاد می نمایند. با این کار هم از تجمع گرد و غبار ماه جلوگیری شده و هم گرد و غبارهای احتمالی اطراف لباس دفع می شود.
در واقع لایه بیرونی لباس فضانوردی به عنوان یک زیرلایه غیررسانا برای الکترودها عمل می کند. میدان الکتریکی می تواند ذرات گرد و غبار را در فضا به صورت شناور درآورده و آن ها را از سطح لباس دور کند و در ضمن این ذرات را از طریق نیروهای الکترواستاتیک و دی الکتروفورتیک دفع نماید.
با افزودن یک پوشش نظیر پوشش WFM که توسط ناسا برای کاهش چسبندگی سطحی ذرات گرد و غبار ایجاد شده می توان کارایی سیستم حذف گرد و غبار را افزایش داد.
در واقع این سیستم برای نتیجه گیری بهتر از فناوری های پیشین سپر غبار الکترودینامیک و فناوری پوشش دهی WFM استفاده می کند.
علت استفاده از نانولوله های کربنی
یک لباس فضانوردی باید ویژگی های زیادی داشته باشد برای مثال باید انعطاف پذیر باشد تا مانع از حرکت فضانورد نشود و در عین حال باید مقاومت سایشی خوبی داشته باشد تا در برابر ساییدگی و پارگی دوام بیاورد.
مهندسان هنگام طراحی این لباس فضانوردی باید ماده اولیه ای را به جای الکترود پیدا می کردند که بتواند تمامس نیازهای فوق را برآورده کند.
در نهایت از نانولوله های کربنی به عنوان الکترودهای سیستم حذف گرد و غبار استفاده کردند چون این نخ ها انعطاف پذیر بوده و خود را با لایه بیرونی لباس و مواد اولیه ای که در آن قرار می گیرند، مطابقت می دهند. علاوه بر آن گفته می شود استحکام مکانیکی نانولوله های کربنی بسیار بیشتر از فلزات بسیار رسانا نظیر مس می باشد. استحکام و انعطاف پذیری این الیاف نیز عالی بوده و دانسیته پایین نانولوله های کربنی آن ها را به انتخابی ایده آل در برابر الکترودهای فلزی تبدیل می کند.
اثبات مفهوم
با انجام آزمایشات تجربی با استفاده از مواد اولیه لباس های فضانوردی در شرایط محیطی و خلا، مفهوم سیستم حذف گرد و غبار اثبات شد.
تیم تحقیقاتی با استفاده از مشاهدات آنی آزمایشات انجام شده بر روی نمونه های کوچک تهیه شده از مواد اولیه لباس های فضانوردی و نمونه های در مقیاس بزرگ تر، مدارک محکمی را در مورد این که سیستم حذف گرد و غبار قادر به محافظت از فضانورد و لباسش در برابر گرد و غبار ماه است، ارایه کرده اند.
این سیستم نشان داد که بر روی نمونه های کوچک شبیه سازی شده و نمونه های در مقیاس بزرگ تر، قادر است بین 80 تا 96 درصد گرد و غبار ماه را از خود دور کند. علاوه بر آن هنگام آزمایش بر روی نمونه های با مقیاس بزرگ تر مشخص شد که پس از استفاده از این سیستم تنها 4 تا 16 درصد منطقه مورد نظر از گرد و غبار پوشیده شده بود.
سیستم فوق در دو حالت مداوم و جهشی عمل می کند. در حالت اول به طور مداوم هر گونه گرد و غباری را که به پارچه نزدیک می شود دفع می کند و در حالت دوم گرد و غبار چسبیده به پارچه را از بین می برد.