Une technologie qui a protégé certains des observatoires spatiaux les plus en vue de la NASA contre une contamination moléculaire potentiellement nocive est actuellement évaluée comme une solution possible pour protéger les artefacts culturels et les spécimens de sciences naturelles de la Smithsonian Institution.

En vertu d'un accord relatif à la loi sur l'espace avec le Musée national d'histoire naturelle de la Smithsonian Institution, Nithin Abraham, un ingénieur en revêtements thermiques au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et les restaurateurs de musées testent l'efficacité du revêtement d'adsorbeur moléculaire en instance de brevet, ou MAC. Les ingénieurs de Goddard ont à l'origine créé la technologie pour piéger les contaminants moléculaires dégazés afin qu'ils ne puissent pas adhérer aux instruments et composants sensibles.

Fait de zéolite, un minéral largement utilisé dans la purification de l'eau, et une silice colloïdale qui agit comme une colle, Le MAC est hautement perméable et poreux, des attributs qui lui permettent de piéger les contaminants qui dégazent dans un processus similaire à celui qui crée l'odeur de voiture neuve dans les véhicules. Parce qu'il ne contient pas de matières organiques volatiles, le revêtement lui-même ne provoque pas de dégazage supplémentaire. Facile à utiliser, le revêtement peut être appliqué directement sur le matériel lui-même ou sur des panneaux de différentes tailles qui sont insérés à l'intérieur des cavités des instruments et des chambres d'essai.

Contamination cible :vapeur de mercure

Dans le cadre de l'effort de recherche d'un an commencé l'été dernier, Goddard et le personnel du musée déterminent si le MAC peut réduire la présence de vapeur de mercure et d'autres contaminants qui s'échappent des spécimens de plantes et de minéraux. Ces contaminants contaminent les armoires métalliques spécialement conçues au Museum Support Center de Suitland, Maryland, une installation de stockage tentaculaire qui contient plus de 54 millions d'articles de collection.

Ces produits chimiques dégagés présentent des risques pour la santé des humains et une dégradation des spécimens, a déclaré Catharine Hawks, restauratrice du programme des collections, qui a utilisé un large éventail de techniques et de matériaux pour absorber et retenir les contaminants vaporisés dans les spécimens exposés et stockés. « Les conservateurs sont constamment confrontés à des problèmes de contaminants volatils, qu'il s'agisse de contamination croisée entre les matériaux de collection ou de contaminants provenant de matériaux utilisés avec les collections, " dit-elle. " Par conséquent, nous avons toujours besoin de technologies pour assurer notre protection."

Apprentissage du revêtement développé par Goddard, Hawks a déclaré qu'elle et d'autres conservateurs de musée pensaient qu'il valait la peine d'explorer l'efficacité du MAC dans la protection des artefacts. Abraham a accepté. « Nous avons pensé que cette collaboration nous offrait une opportunité intéressante d'explorer les performances de MAC dans les environnements terrestres, ", a-t-elle déclaré. "Nous avons testé de manière assez approfondie le revêtement pour atténuer le dégazage dans les environnements sous vide pour les applications spatiales, mais pas dans des conditions ambiantes."

Utilisations de la NASA

À ce jour, Les ingénieurs de la NASA ont utilisé le revêtement pour piéger les hydrocarbures, plastifiants, et des silicones qui dégazent et se propagent facilement à l'intérieur des chambres à vide thermique et d'autres installations d'essai. Pour éviter que ces contaminants ne se fixent, Abraham et son équipe ont traité des panneaux spécialement fabriqués avec MAC et les ont placés à des endroits stratégiques à l'intérieur de ces installations. Le télescope spatial James Webb, le système d'altimètre laser topographique avancé (ATLAS), les Observations à l'échelle mondiale du membre et du disque (GOLD), et la Mission magnétosphérique multi-échelles (MMS), entre autres, ont tous bénéficié de MAC, dit Abraham.

Cependant, son utilisation n'a pas été limitée aux chambres à vide au sol. L'explorateur de connexions ionosphériques de la NASA, ou ICNE, mission, qui étudie la zone dynamique de l'atmosphère où se rencontrent la météorologie terrestre et la météorologie spatiale, utilise le revêtement.

"Il s'agit de la première application en vol de MAC dans une cavité d'instrument, ", a déclaré Abraham. Plusieurs plaques traitées au MAC atténueront le dégazage moléculaire en orbite au sein de l'instrument sensible aux ultraviolets lointains d'ICON. En outre, Enquête sur la dynamique globale des écosystèmes de la NASA, connu sous le nom de GEDI, prévoit également de faire voler le revêtement lors de son lancement en novembre 2018.

Analyse en cours :le jury est sorti

L'objectif de l'expérience du musée visait initialement à déterminer si plus de 100 échantillons traités au MAC fixés sur les portes de trois armoires de stockage pouvaient adsorber la vapeur de mercure des minerais botaniques et minéraux à base de mercure. Bien que le musée n'ait jamais utilisé de produits chimiques à base de mercure pour préserver ses spécimens de plantes, Hawks a déclaré que de nombreux collectionneurs et préparateurs les ont largement utilisés pendant près de deux siècles. Étant donné que les collections du Smithsonian proviennent d'institutions du monde entier et, dans certains cas, sont très vieux, le dégagement de mercure est devenu un problème persistant.

L'utilisation plus récente de sacs imperméables à la vapeur a contribué à atténuer le dégazage, dit Hawks. Cependant, avant leur utilisation, la vapeur de mercure avait déjà contaminé les armoires et s'avère résistante au nettoyage. « Nous nous sommes demandé si les panneaux MAC pouvaient être utilisés pour absorber la vapeur résiduelle provenant de ces surfaces, " dit-elle. L'expérience a depuis été étendue pour déterminer exactement quels contaminants MAC adsorbe dans les conditions ambiantes, où se produit un dégagement gazeux atmosphérique des matériaux.

Après avoir passé un an collé aux portes, il n'est pas encore clair si le MAC est efficace pour piéger la vapeur de mercure. « Ce fut un processus difficile mais perspicace d'évaluer cela, ", a déclaré Abraham. L'équipe d'Abraham collectera tous les échantillons d'ici début août et teste actuellement des échantillons précédemment exposés pour voir quels constituants chimiques le revêtement a collecté. Cependant, l'analyse initiale a indiqué que les échantillons emprisonnent un certain nombre d'autres contaminants. Elle attend les résultats définitifs dans quelques mois.

"Nous ne saurons vraiment pas si le MAC fonctionne bien avant que Nithin n'ait terminé l'analyse. Que le MAC réussisse ou non pour le mercure, nous serons très intéressés à connaître toutes les espèces chimiques adsorbées par la technologie, ", a déclaré Hawks.

Abraham est également intéressé. La collaboration lui a permis d'étudier le fonctionnement de la technologie dans des conditions ambiantes ou sans vide, et comment elle et son équipe pourraient éventuellement adapter le revêtement pour le rendre encore plus efficace pour les applications spatiales et terrestres. Elle pense également que ce travail pourrait conduire à de futures collaborations muséales, ce qui pourrait conduire à des améliorations technologiques supplémentaires, sans parler des opportunités de licence potentielles avec les entreprises qui fabriquent des armoires pour le stockage des échantillons.

« Ce fut une expérience d'apprentissage qui en vaut vraiment la peine, " Abraham dit :ajoutant que l'équipe prévoit d'écrire un article technique sur l'efficacité du revêtement une fois les tests terminés. « Nous avons acquis des connaissances précieuses sur de meilleures façons de tester le revêtement et de faire progresser la technologie pour des applications distinctes. »