Kontinuerlig forskning bedrivs globalt om att använda månen som en avancerad bas för utforskning av rymden på djupet, och Korea är inget undantag i dessa ansträngningar. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) har framgångsrikt implementerat en elektrostatisk miljö som simulerar månens ytförhållanden, inte i rymden utan på jorden. Forskarna bedömde också dess prestanda och effektivitet.
Bland de allvarligaste hoten vid utförandet av månuppdrag är månens ytmiljö, som är elektrostatiskt laddad. På grund av sin extremt tunna atmosfär är månen direkt exponerad för solens ultravioletta strålar, röntgenstrålar, solvind, jordplasma etc. Därmed uppvisar dammmoln på månen stark statisk elektricitet. Månens elektrostatiska miljö är positivt laddad under dagen och negativt laddad under natten.
Med tanke på att månen nästan inte har någon atmosfär kan damm lätt blåsas bort även vid små stötar på grund av det minimala luftmotståndet. Elektrostatiskt laddade regolitpartiklar kan orsaka allvarliga skador på rymdutforskningsenheter när de fastnar på dem.
Till exempel, när de fastnar på PV-celler, försämrar dessa partiklar effektiviteten i elproduktionen. I bemannade uppdrag kan de skada rymddräkter som skyddar astronauter eller penetrera andningsorganen, vilket resulterar i livshotande konsekvenser.
KICT:s forskargrupp, ledd av Dr Shin Hyusoung (tillsammans med seniorforskaren Chung Taeil och Dr Park Seungsoo), utvecklade en kammare utformad för att simulera elektriskt laddade förhållanden. Syftet är att implementera en elektrostatisk miljö som liknar månens yta.
Kammaren som utvecklats av KICT innehåller ultravioletta lampor, elektroniska strålar och plasmageneratorer för att positivt eller negativt ladda ytorna på testobjekt. Framöver kan denna utrustning användas för att elektrostatiskt ladda en kopia av månens jord med hjälp av ultraviolett strålning och elektronstrålar. Det hjälper dig att avgöra hur mycket material som fäster vid rovers och att förutse potentiella problem.
Denna teknik går längre än att bara utföra elektrostatisk laddning för att simulera månens elektriskt laddade miljö under olika förhållanden, som dag- eller nattmiljöer samtidigt som den påverkas av jordplasma.
Den största prestationen av detta forskningsarbete ligger i den utvecklade utrustningens förmåga att på ett kvantitativt och oberoende sätt mäta mängden fotoelektrisk ström som genereras, vilket har den mest betydande effekten på laddningen av måndamm under måndagen. Felet mellan den experimentella mätningen som erhölls i denna forskning och motsvarande teoretiska värde låg inom cirka 5 %, vilket visar tillförlitligheten hos den utvecklade tekniken.
Som sådan har KICT:s försök varit framgångsrika inte bara för att reproducera en månliknande miljö där jorddamm förblir elektrostatiskt laddat utan också för att utveckla bedömningsteknik för det. Detta forskningsarbete har lagt grunden för att utrusta en storskalig smutsig termisk vakuumkammare (DTVC) med den utvecklade utrustningen för att implementera en elektrostatiskt laddad miljö och ytterligare utvärdera dess prestanda.
Dr. Shin, Hyusoung, som ledde detta projekt, sa:"Vår forskning presenterar möjligheten att effektivt integrera DTVC i full storlek, utvecklad av Korea för första gången i världen, med teknologi för laddning av måndamm. Denna lösning kommer att fungera som en testbädd för en serie tekniker för att implementera in-situ resursanvändning (ISRU) på månen i framtiden, för att ta itu med och svara på en rad potentiella tekniska utmaningar från elektriskt laddat måndamm."
Verket publiceras i tidskriften Aerospace .
Mer information: Seungsoo Park et al, Design and Validation of a Photoelectric Current Measuring Unit for Lunar Daytime Simulation Chamber, Aerospace (2024). DOI:10.3390/aerospace11010069
Tillhandahålls av National Research Council of Science and Technology
