La poussière colle aux bottes de l'astronaute et géologue d'Apollo 17 Harrison "Jack" Schmitt en 1972. Crédit :NASA
Une équipe dirigée par l'Université du Colorado à Boulder propose une nouvelle solution au problème du nettoyage de printemps sur la lune :pourquoi ne pas éliminer la saleté à l'aide d'un faisceau d'électrons ?
La recherche, publié récemment dans la revue Acta Astronautica , marque la dernière à explorer un persistant, et peut-être surprenant, hoquet dans les rêves de l'humanité de coloniser la lune :la poussière. Les astronautes marchant ou conduisant sur la surface lunaire projettent d'énormes quantités de ce matériau fin, aussi appelé régolithe.
"C'est vraiment agaçant, " dit Xu Wang, associé de recherche au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) du CU Boulder. "La poussière lunaire adhère à toutes sortes de surfaces - scaphandres, panneaux solaires, casques et cela peut endommager l'équipement."
Alors lui et ses collègues ont développé une solution possible, qui utilise un faisceau d'électrons, un appareil qui projette un flux concentré (et sûr) de charge négative, particules de faible énergie. Dans la nouvelle étude, l'équipe a dirigé un tel outil sur une gamme de surfaces sales à l'intérieur d'une chambre à vide. Et, ils ont découvert, la poussière vient de s'envoler.
"Ça saute littéralement, " a déclaré l'auteur principal Benjamin Farr, qui a terminé le travail en tant qu'étudiant de premier cycle en physique à CU Boulder.
Les chercheurs ont encore un long chemin à parcourir avant que les astronautes réels puissent utiliser la technologie pour faire leur rangement quotidien. Mais, Farr a dit, les premières découvertes de l'équipe suggèrent que les dépoussiéreurs à faisceau d'électrons pourraient être un élément des bases lunaires dans un avenir pas si lointain.
Poudre à canon épuisée
Les nouvelles peuvent être de la musique aux oreilles de nombreux astronautes de l'ère Apollo. Plusieurs de ces pionniers de l'espace se sont plaints de la poussière de lune, qui résiste souvent aux tentatives de nettoyage même après un brossage vigoureux. Harrison "Jack" Schmitt, qui a visité la lune en tant que membre d'Apollo 17 en 1972, développé une réaction allergique au matériau et a déclaré qu'il sentait la "poudre à canon épuisée".
Le problème avec la poussière lunaire, Wang a expliqué, c'est que cela ne ressemble en rien à ce qui s'accumule sur les étagères de la Terre. La poussière de lune est constamment baignée par le rayonnement du soleil, un bombardement qui donne au matériau une charge électrique. Cette charge, à son tour, rend la poussière très collante, presque comme une chaussette qui vient de sortir du sèche-linge. Il a également une structure distincte.
"La poussière lunaire est très irrégulière et abrasive, comme des éclats de verre brisés, " a dit Wang.
La question qui se posait alors à son groupe était :comment décoller cette substance naturellement collante ?
Une vue au microscope d'un "simulant" lunaire conçu pour imiter la poussière de lune. Crédit :labo IMPACT
Les faisceaux d'électrons offraient une solution prometteuse. Selon une théorie développée à partir d'études scientifiques récentes sur la façon dont la poussière se dépose naturellement sur la surface lunaire, un tel dispositif pourrait transformer les charges électriques des particules de poussière en une arme contre elles. Si vous frappez une couche de poussière avec un flux d'électrons, Wang a dit, cette surface poussiéreuse collectera des charges négatives supplémentaires. Emballez suffisamment de charges dans les espaces entre les particules, et ils peuvent commencer à se repousser, un peu comme le font les aimants lorsque les mauvaises extrémités sont forcées l'une contre l'autre.
"Les charges deviennent si grosses qu'elles se repoussent, puis la poussière s'éjecte de la surface, " a dit Wang.
Douches d'électrons
Pour tester l'idée, lui et ses collègues ont chargé une chambre à vide avec divers matériaux recouverts d'un "simulant lunaire" fabriqué par la NASA et conçu pour ressembler à de la poussière de lune.
Et bien sûr, après avoir pointé un faisceau d'électrons sur ces particules, la poussière s'est déversée, généralement en quelques minutes. L'astuce a fonctionné sur une large gamme de surfaces, trop, y compris le tissu et le verre de la combinaison spatiale. Cette nouvelle technologie vise à nettoyer les particules de poussière les plus fines, qui sont difficiles à enlever à l'aide de brosses, a dit Wang. La méthode était capable de nettoyer les surfaces poussiéreuses en moyenne d'environ 75 à 85 %.
En haut :Une vue au microscope d'un "simulant" lunaire fabriqué par la NASA et conçu pour ressembler à de la poussière de lune; en bas :une chambre à vide sur le campus de CU Boulder. Crédit :labo IMPACT
"Ça a plutôt bien marché, mais pas assez pour que nous ayons fini, " dit Farr.
Les chercheurs expérimentent actuellement de nouvelles façons d'augmenter le pouvoir nettoyant de leur faisceau d'électrons.
Mais le co-auteur de l'étude Mihály Horányi, professeur au LASP et au Département de physique du CU Boulder, dit que la technologie a un réel potentiel. La NASA a expérimenté d'autres stratégies pour éliminer la poussière lunaire, comme en incorporant des réseaux d'électrodes dans des combinaisons spatiales. Un faisceau d'électrons, cependant, pourrait être beaucoup moins cher et plus facile à déployer.
Horányi imagine qu'un jour, les astronautes lunaires pourraient simplement laisser leurs combinaisons spatiales suspendues dans une pièce spéciale, ou même en dehors de leurs habitats, et nettoyez-les après avoir passé une longue journée à ramasser la poussière à l'extérieur. Les électrons feraient le reste.
« Vous pouvez simplement entrer dans une douche à faisceau d'électrons pour éliminer la poussière fine, " il a dit.
