Les astronautes de l'ère Apollo ont attiré beaucoup de poussière lunaire alors qu'ils travaillaient sur la surface lunaire. Les technologues de Goddard expérimentent différentes techniques pour empêcher l'attraction lorsque la NASA reviendra sur la Lune dans la prochaine décennie. Crédit :NASA
Un revêtement avancé actuellement testé à bord de la Station spatiale internationale pour une utilisation sur des composants de satellites pourrait également aider la NASA à résoudre l'un de ses défis les plus épineux :comment conserver la forme irrégulière de la Lune, les grains de poussière acérés comme des rasoirs adhèrent à pratiquement tout ce qu'ils touchent, y compris les combinaisons spatiales des astronautes.
Bien que le revêtement n'ait pas été conçu à l'origine pour éliminer la poussière lunaire, "c'est convaincant pour cette application, " dit Bill Farrell, un scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui dirige une organisation de recherche parrainée par la NASA, Réponse dynamique des environnements aux astéroïdes, la lune, et les lunes de Mars, ou RÊVE2, qui étudie les environnements lunaire et martien. L'agence considère la poussière lunaire comme l'un des principaux défis à atténuer, car elle vise à établir une exploration durable de la Lune d'ici 2028 dans le cadre de son programme Artemis.
Atténuation de l'accumulation électrique
Les technologues de Goddard Vivek Dwivedi et Mark Hasegawa ont à l'origine créé le revêtement pour un travail tout aussi important :ils voulaient créer un revêtement qui aiderait à « éliminer » l'accumulation de charges électriques pouvant détruire l'électronique du vaisseau spatial. Ces accumulations potentiellement de fin de mission se produisent lorsque des engins spatiaux survolent le plasma trouvé dans la magnétosphère terrestre. Le plasma contient des particules chargées piégées qui conduisent l'électricité, contribuant à la construction.
L'idée de Hasegawa était d'utiliser une technologie de pointe appelée dépôt de couche atomique pour appliquer des films ultra-minces d'oxyde d'indium et d'étain - un composé efficace pour dissiper les charges électriques - sur des pigments secs de peinture. Une fois mélangé, la peinture pourrait ensuite être appliquée sur des radiateurs et d'autres composants d'engins spatiaux pour aider à atténuer l'accumulation de charges électriques.
Utilisé de manière omniprésente par l'industrie, le dépôt de couche atomique consiste à placer un substrat ou un échantillon à l'intérieur d'une chambre de réacteur, qui est comme un four, et pulser différents types de gaz pour créer un film ultra-mince dont les couches ne sont littéralement pas plus épaisses qu'un seul atome. La beauté de cette technique est le fait qu'elle peut être appliquée sur pratiquement n'importe quoi, y compris les objets tridimensionnels.
Pour tester l'efficacité de la peinture pigmentée, Dwivedi et son équipe ont ensuite préparé une poignée de coupons ou de gaufrettes enduits, qui sont maintenant exposés au plasma d'une palette d'expérimentation à bord de la Station spatiale internationale. Hasegawa et Dwivedi s'attendent à recevoir leurs échantillons plus tard cette année pour analyse.
Une équipe de technologues Goddard expérimente des pigments enrobés pour résoudre l'un des défis les plus épineux de la NASA :comment conserver la forme irrégulière de l'orbe, les grains de poussière acérés comme des rasoirs adhèrent à pratiquement tout ce qu'ils touchent, y compris les combinaisons spatiales des astronautes. Le pigment non enduit sur la gauche semble lisse, tandis que le pigment enrobé comprend des caractéristiques distinctes. Crédit :NASA
Même plasma, Même problème
Comme il s'avère, le plasma qui peut endommager l'électronique lorsque les engins spatiaux survolent la magnétosphère terrestre sont également à l'origine du problème de la poussière de la Lune.
La poussière de la Lune est composée de grains ultra-minces, formés par des millions d'années d'impacts de météorites qui ont écrasé et fait fondre à plusieurs reprises des roches, créant de minuscules éclats de verre et de fragments minéraux. Non seulement peuvent-ils voyager à la vitesse d'un ouragan, mais ils s'accrochent aussi à tous types de surfaces, non seulement à cause de leurs bords déchiquetés, mais aussi à cause de leur charge électrostatique.
Du côté diurne de la Lune, rude, le rayonnement ultraviolet non protégé du Soleil projette des électrons sur les particules de poussière dans les couches supérieures du régolithe lunaire ou du sol, donnant à la surface de chaque particule de poussière une charge positive nette. Du côté obscur comme dans les régions polaires, la situation est un peu différente. Le plasma sortant du Soleil charge également la surface lunaire, mais, dans ce cas, il dépose des électrons et crée une charge négative nette. Cela devient plus complexe au niveau du terminateur où les deux côtés se rencontrent et des champs électriques encore plus puissants se développent, ce qui pourrait affecter les humains ou la technologie qui atterrissent sur la Lune.
Pour les astronautes, la situation sera aggravée parce qu'ils portent leur propre charge et, comme l'ont prouvé les missions Apollo, attireront la poussière lorsqu'ils parcourent la Lune. Parce que la NASA a observé le pôle sud de la Lune pour une éventuelle habitation humaine, il est particulièrement important que la NASA développe des moyens efficaces pour dissiper ces charges, dit Dwivedi.
Cela a fait réfléchir Dwivedi. Pourquoi ne pas appliquer le revêtement sur les rovers lunaires et même les habitats, ou utiliser le dépôt de couche atomique pour traiter les fibres du matériau de la combinaison spatiale ?
"Nous avons mené un certain nombre d'études sur la poussière lunaire. Une découverte clé est de rendre la peau extérieure des combinaisons spatiales et d'autres systèmes humains conductrice ou dissipative, " Farrell a dit. " Nous, En réalité, ont des exigences strictes de conductivité sur les engins spatiaux en raison du plasma. Les mêmes idées s'appliquent aux combinaisons spatiales. Un objectif futur est que la technologie produise des matériaux de peau conducteurs, et c'est actuellement en cours de développement."
Plus de recherches en cours
En collaboration avec Farrell, Dwivedi et son équipe, dont le chercheur de l'Université du Maryland Raymond Adomaitis, prévoient maintenant d'améliorer encore leurs capacités de dépôt de couche atomique. L'équipe prévoit de construire un réacteur plus grand, ou four, pour augmenter le rendement du pigment d'atténuation de charge, qu'ils appliqueraient ensuite aux coupons et au matériel de combinaison spatiale pour les tests.
« Construire un système de dépôt de couches atomiques à grand volume pour créer des kits pouvant recouvrir de grandes surfaces, telles que les surfaces de rover, pour les tests peuvent bénéficier davantage aux technologies d'exploration lunaire, " a déclaré Farrell.
