En avancerad beläggning som nu testas ombord på den internationella rymdstationen för användning på satellitkomponenter kan också hjälpa NASA att lösa en av dess svåraste utmaningar:hur man håller månens oregelbundna form, knivskarpa dammkorn från att fästa på praktiskt taget allt de rör vid, inklusive astronauternas rymddräkter.

Även om beläggningen inte ursprungligen var avsedd för månens dammsprängning, "det är övertygande för denna ansökan, sa Bill Farrell, en vetenskapsman vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som leder en NASA-sponsrad forskningsorganisation, Dynamiskt svar från miljöerna vid asteroider, månen, och månar på Mars, eller DREAM2, som studerar mån- och marsmiljöerna. Byrån anser att måndamm är en av de största utmaningarna att mildra eftersom den siktar på att etablera hållbar utforskning av månen till 2028 under sitt Artemis-program.

Dämpande elektrisk uppbyggnad

Goddard-teknologerna Vivek Dwivedi och Mark Hasegawa skapade ursprungligen beläggningen för ett lika viktigt jobb:de ville skapa en beläggning som skulle hjälpa till att "blöda bort" uppbyggnaden av elektriska laddningar som kan förstöra rymdfarkostelektronik. Dessa potentiellt avslutande uppbyggnader inträffar när rymdfarkoster flyger genom plasma som finns inom jordens magnetosfär. Plasma innehåller fångade laddade partiklar som leder elektricitet, bidrar till uppbyggnaden.

Hasegawas idé var att använda en avancerad teknik som kallas atomlagerdeposition för att applicera supertunna filmer av indiumtennoxid - en effektiv förening för att avleda elektriska laddningar - på torra färgpigment. En gång blandad, färgen kan sedan beläggas på radiatorer och andra rymdskeppskomponenter för att lindra uppbyggnaden av elektriska laddningar.

Används överallt av industrin, atomlagerdeponering innebär att ett substrat eller prov placeras inuti en reaktorkammare, som är som en ugn, och pulsera olika typer av gaser för att skapa en ultratunn film vars lager bokstavligen inte är tjockare än en enda atom. Det fina med denna teknik är det faktum att den kan appliceras på nästan vad som helst, inklusive tredimensionella objekt.

För att testa effektiviteten hos den pigmentbehandlade färgen, Dwivedi och hans team förberedde sedan en handfull belagda kuponger eller oblat, som nu exponeras för plasma från en experimentpall ombord på den internationella rymdstationen. Hasegawa och Dwivedi förväntar sig att få sina prover senare i år för analys.

Samma plasma, Samma problem

Som det visar sig, plasman som kan skada elektroniken när rymdfarkoster flyger genom jordens magnetosfär är också källan till månens dammproblem.

Månens stoft består av ultrasmå korn – bildade av miljontals år av meteoritnedslag som upprepade gånger krossade och smälte stenar, skapar små skärvor av glas och mineralfragment. Inte bara kan de resa i orkanliknande hastigheter, men de håller också fast vid alla typer av ytor, inte bara på grund av deras taggiga kanter, men också på grund av deras elektrostatiska laddning.

På månens dagsida, hård, oskärmad ultraviolett strålning från solen sparkar bort elektroner från dammpartiklarna i de övre lagren av månens regolit eller jord, ger ytan på varje dammpartikel en positiv nettoladdning. På den mörka sidan såväl som i polarområdena, situationen är lite annorlunda. Plasma som strömmar ut från solen laddar också månens yta, men, I detta fall, det avsätter elektroner och skapar en negativ nettoladdning. Det blir mer komplext vid terminatorn där de två sidorna möts och ännu starkare elektriska fält utvecklas - vilket alla kan påverka människor eller teknik som landar på månen.

För astronauter, situationen kommer att förvärras eftersom de bär sina egna ansvar och, som Apollo-uppdragen visade, kommer att dra till sig damm när de strövar omkring på månen. Eftersom NASA har tittat på månens sydpol för möjlig mänsklig bostad, det är särskilt viktigt att NASA utvecklar effektiva sätt att skingra dessa avgifter, sa Dwivedi.

Det fick Dwivedi att tänka. Varför inte applicera beläggningen på Moon rovers och till och med livsmiljöer, eller använda atomlagerdeposition för att behandla fibrerna i rymddräktsmaterial?

"Vi har genomfört ett antal studier som undersöker måndamm. Ett nyckelfynd är att göra den yttre huden på rymddräkterna och andra mänskliga system ledande eller avledande, " sa Farrell. "Vi, faktiskt, har strikta konduktivitetskrav på rymdfarkoster på grund av plasma. Samma idéer gäller för rymddräkter. Ett framtida mål är att tekniken ska producera ledande hudmaterial, och detta utvecklas för närvarande."

Mer forskning pågår

Arbetar i samarbete med Farrell, Dwivedi och hans team, inklusive University of Maryland-forskaren Raymond Adomaitis, planerar nu att ytterligare förbättra deras förmåga att avsätta atomlager. Teamet planerar att bygga en större reaktor, eller ugn, för att öka utbytet av det laddningsreducerande pigmentet, som de sedan skulle applicera på kuponger och rymddräktsmaterial för testning.

"Konstruera ett atomlager avsättningssystem med stora volymer för att skapa kit som kan täcka stora ytor, som roverytor, för testning kan ytterligare gynna teknologier för månutforskning, sa Farrell.