Ett team som leds av University of Colorado Boulder är banbrytande för en ny lösning på problemet med vårstädning på månen:Varför inte smutsa bort smutsen med hjälp av en elektronstråle?

Forskningen, publicerades nyligen i tidskriften Acta Astronautica , markerar det senaste att utforska en ihållande, och kanske överraskande, hicka i mänsklighetens drömmar om att kolonisera månen:damm. Astronauter som går eller kör över månens yta sparkar upp enorma mängder av detta fina material, även kallad regolit.

"Det är riktigt irriterande, sa Xu Wang, en forskarassistent vid Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) vid CU Boulder. "Måndamm fastnar på alla typer av ytor - rymddräkter, solpaneler, hjälmar - och det kan skada utrustning."

Så han och hans kollegor utvecklade en möjlig fix – en som använder sig av en elektronstråle, en enhet som skjuter ut en koncentrerad (och säker) ström av negativt laddade, lågenergipartiklar. I den nya studien, teamet riktade ett sådant verktyg mot en rad smutsiga ytor inuti en vakuumkammare. Och, de upptäckte, dammet bara flög iväg.

"Det hoppar bokstavligen av, " sa huvudförfattaren Benjamin Farr, som avslutade arbetet som student i fysik på CU Boulder.

Forskarna har fortfarande en lång väg kvar innan verkliga astronauter kommer att kunna använda tekniken för att göra sin dagliga städning. Men, Farr sa, teamets tidiga fynd tyder på att dustbusters med elektronstråle kan vara en fixtur av månbaser inom en inte alltför avlägsen framtid.

Förbrukade krut

Nyheten kan vara musik i öronen för många astronauter från Apollo-tiden. Flera av dessa rymdpionjärer klagade över måndamm, som ofta motstår försök till rengöring även efter kraftig borstning. Harrison "Jack" Schmitt, som besökte månen som medlem av Apollo 17 1972, utvecklat en allergisk reaktion mot materialet och har sagt att det luktade "förbrukat krut".

Problemet med måndamm, Wang förklarade, är att det inte är något som liknar de saker som byggs upp i bokhyllor på jorden. Måndamm badar ständigt i strålning från solen, ett bombardemang som ger materialet en elektrisk laddning. Den avgiften, i tur och ordning, gör dammet extra klibbigt, nästan som en strumpa som precis kommit ur torktumlaren. Den har också en distinkt struktur.

"Måndamm är väldigt taggigt och nötande, som krossade glassplitter, " sa Wang.

Frågan som hans grupp stod inför var då:Hur tar man bort detta naturligt klängiga ämne?

Elektronstrålar erbjöd en lovande lösning. Enligt en teori som utvecklats från nyare vetenskapliga studier av hur damm naturligt hamnar på månens yta, en sådan anordning skulle kunna förvandla de elektriska laddningarna på dammpartiklar till ett vapen mot dem. Om du träffar ett lager damm med en ström av elektroner, Wang sa, den dammiga ytan kommer att samla ytterligare negativa laddningar. Packa tillräckligt med laddningar i utrymmena mellan partiklarna, och de kan börja trycka undan varandra - ungefär som magneter gör när fel ändar pressas ihop.

"Laddningarna blir så stora att de stöter bort varandra, och sedan sprutar damm ut från ytan, " sa Wang.

Elektronduschar

För att testa idén, han och hans kollegor laddade en vakuumkammare med olika material belagda i en NASA-tillverkad "månsimulant" designad för att likna måndamm.

Och visst, efter att ha riktat en elektronstråle mot dessa partiklar, dammet rann av, vanligtvis på bara några minuter. Tricket fungerade på ett brett spektrum av ytor, för, inklusive rymddräktstyg och glas. Denna nya teknik syftar till att rengöra de finaste dammpartiklarna, som är svåra att ta bort med borstar, sa Wang. Metoden kunde rengöra dammiga ytor med i genomsnitt ca 75-85%.

"Det fungerade ganska bra, men inte tillräckligt bra för att vi är klara, sa Farr.

Forskarna experimenterar för närvarande med nya sätt att öka rengöringskraften hos sin elektronstråle.

Men studiemedförfattare Mihály Horányi, en professor i LASP och institutionen för fysik vid CU Boulder, sa att tekniken har verklig potential. NASA har experimenterat med andra strategier för att kasta måndamm, genom att bädda in nätverk av elektroder i rymddräkter. En elektronstråle, dock, kan vara mycket billigare och lättare att rulla ut.

Horányi föreställer sig att en dag, Månastronauter kunde helt enkelt lämna sina rymddräkter hängande i ett speciellt rum, eller till och med utanför deras livsmiljöer, och rengör dem efter att ha tillbringat en lång dag med att sparka upp damm utomhus. Elektronerna skulle göra resten.

"Du kan bara gå in i en elektronstråledusch för att ta bort fint damm, " han sa.