現(xiàn)在正在國際空間站上測試用于衛(wèi)星部件的高級涂層，這也可以幫助NASA解決最棘手的挑戰(zhàn)之一：如何防止月球形狀不規(guī)則，銳利的塵埃顆粒粘附到幾乎所有接觸的物體上，包括宇航員太空服。

NASA戈達(dá)德太空飛行中心科學(xué)家比爾·法雷爾(Bill Farrell)說：“雖然這種涂層最初并不是為消除月塵而設(shè)計的，但它在這種應(yīng)用中很引人注目。”小行星，月球和火星衛(wèi)星或DREAM2的環(huán)境，用于研究月球和火星環(huán)境。該機(jī)構(gòu)認(rèn)為，月塵是減輕其面臨的最大挑戰(zhàn)之一，因為它的目標(biāo)是根據(jù)阿耳emi彌斯計劃在2028年之前實現(xiàn)對月球的可持續(xù)勘探。

減輕電氣堆積

戈達(dá)德(Goddard)技術(shù)專家維維克·德維迪(Vivek Dwivedi)和馬克·長谷川(Mark Hasegawa)最初創(chuàng)造的涂層是一項同樣重要的工作：他們希望創(chuàng)造一種涂層，以幫助“消除”可能破壞航天器電子設(shè)備的電荷積聚。當(dāng)航天器飛過地球磁層中發(fā)現(xiàn)的等離子體時，就會發(fā)生這些潛在的任務(wù)積累。等離子體中包含捕獲的帶電粒子，這些粒子會導(dǎo)電，從而有助于積聚。

長谷川的想法是使用一種稱為原子層沉積的先進(jìn)技術(shù)，將銦錫氧化物(一種有效的消散電荷化合物)的超薄膜涂在油漆的干性顏料上。混合后，可將涂料涂在散熱器和其他航天器部件上，以幫助減輕電荷的積累。

原子層沉積是工業(yè)上普遍使用的方法，它涉及將襯底或樣品放置在像烤箱一樣的反應(yīng)器室內(nèi)，并對不同類型的氣體進(jìn)行脈沖處理以形成一層超薄薄膜，其層數(shù)實際上不比單個原子厚。該技術(shù)的優(yōu)點在于，它幾乎可以應(yīng)用于任何物體，包括三維物體。

為了測試經(jīng)過顏料處理的涂料的有效性，Dwivedi和他的團(tuán)隊隨后準(zhǔn)備了一些涂覆的試樣或薄餅，這些試樣或薄餅現(xiàn)在正暴露于國際空間站上實驗托盤的等離子體中。長谷川和Dwivedi希望在今年晚些時候獲得樣品進(jìn)行分析。

事實證明，當(dāng)航天器飛過地球磁層時，會損壞電子設(shè)備的等離子體也是月球塵埃問題的根源。

月球的塵埃是由超微小的顆粒組成的，這種顆粒是由數(shù)百萬年的隕石撞擊形成的，該撞擊反復(fù)破碎并融化了巖石，形成了由玻璃和礦物碎片組成的微小碎片。它們不僅能夠以颶風(fēng)般的速度行進(jìn)，而且還附著在所有類型的表面上，這不僅是因為其鋸齒狀的邊緣而且還因為其靜電荷。

在月球的日面，來自太陽的苛刻的，未屏蔽的紫外線輻射將電子從月球巨石或土壤上層的塵埃粒子中踢出，使每個塵埃粒子的表面都帶有凈正電荷。在陰暗面以及極地地區(qū)，情況都有些不同。從太陽流出的等離子也會使月球表面帶電，但是在這種情況下，它會沉積電子并產(chǎn)生凈負(fù)電荷。在兩端相遇的終結(jié)器處，情況變得更加復(fù)雜，甚至產(chǎn)生了更強(qiáng)的電場，所有這些都會影響落在月球上的人類或技術(shù)。

對于宇航員來說，情況將變得更糟，因為他們要承擔(dān)自己的責(zé)任，并且如阿波羅任務(wù)證明的那樣，當(dāng)他們繞月飛行時會吸引灰塵。Dwivedi說，由于NASA著眼于月亮的南極可能存在人類居住，因此NASA開發(fā)有效的方法來消除這些電荷尤為重要。

Dwivedi想到了。為什么涂層不適用于月球探測車，甚至棲息地，或使用原子層沉積來治療宇航服材料中的纖維?

“我們已經(jīng)進(jìn)行了許多研究月球塵埃的研究。一個關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)是使太空服和其他人體系統(tǒng)的外皮具有導(dǎo)電性或消散性，”法雷爾說。“事實上，由于等離子體，我們對航天器有嚴(yán)格的導(dǎo)電性要求。同樣的想法也適用于宇航服。未來的目標(biāo)是生產(chǎn)導(dǎo)電表皮材料的技術(shù)，目前正在開發(fā)中。”

正在進(jìn)行更多研究

與法雷爾，Dwivedi和他的團(tuán)隊，包括馬里蘭研究員雷蒙Adomaitis大學(xué)協(xié)作工作，現(xiàn)在打算進(jìn)一步提高他們的原子層沉積的能力。該小組計劃建造更大的反應(yīng)器，或烘箱，以增加電荷減輕顏料，它們將隨后適用于優(yōu)惠券和用于測試宇航服材料的產(chǎn)率。

法雷爾說：“建造一個大容量的原子層沉積系統(tǒng)，以制造可以覆蓋大面積區(qū)域(例如流動站表面)的測試套件，可以進(jìn)一步使月球探測技術(shù)受益。”