Para peneliti mengembangkan alat penyemprot nitrogen cair yang inovatif

Aliran kriogenik yang disebabkan oleh penuangan nitrogen cair pada simulator debu bulan. Kredit: WSU

Para peneliti di Washington State University telah mengembangkan semprotan nitrogen cair yang secara efektif dapat menghilangkan hampir semua debu bulan yang disimulasikan dari pakaian antariksa, berpotensi memecahkan tantangan besar bagi astronot dalam misi bulan di masa depan.

Menurut laporan para peneliti di jurnal tersebut akta luar angkasapenyemprot mampu meledakkan lebih dari 98% debu bulan yang disimulasikan dalam lingkungan vakum dengan sedikit kerusakan pada pakaian antariksa, melebihi teknik yang dipelajari sebelumnya.

Sementara orang berhasil menempatkan manusia di bulan, mereka tidak tahu bagaimana menjaganya tetap bersih di sana. Mirip dengan kacang yang lebih kencang, debu bulan menempel pada semua yang disentuhnya. Lebih buruk dari kacang kemasan, debu terdiri dari partikel yang sangat halus yang memiliki konsistensi seperti serat kaca yang dihancurkan.

“Debu bulan bermuatan elektrostatis dan abrasif dan tersebar di mana-mana, menjadikannya bahan yang sangat sulit untuk dikerjakan,” kata Ian Wells, penulis pertama makalah dan senior di Sekolah Teknik Mesin dan Material WSU. “Anda berakhir dengan lapisan debu tipis minimum yang hanya menutupi semuanya.”

astronot skala 1/6 setelah membersihkan debu (kiri); Setelah debu disemprotkan dan diproses di ruang hampa (medium); Setelah membersihkan debu, menyembuhkan dalam ruang hampa, dan mengobati noda dengan semprotan kriogen cair genggam (kanan). Kredit: WSU

Selama enam perjalanan Apollo ke Bulan pada 1960-an dan awal 1970-an, para astronot menggunakan sikat untuk mencoba menghilangkan debu dari pakaian antariksa mereka, tetapi tidak berhasil dengan baik. Partikel debu yang kecil dan abrasif dapat masuk ke motor dan perangkat elektronik. Mereka juga mengenakan pakaian luar angkasa, menghancurkan segel mereka dan membuat beberapa pakaian yang sangat mahal tidak dapat digunakan. Para astronot juga menderita “demam jerami bulan”, dan para peneliti percaya bahwa paparan debu jangka panjang dapat menyebabkan kerusakan paru-paru seperti penyakit paru-paru hitam.

“Ini menghadirkan banyak masalah yang memengaruhi misi serta para astronot begitu mereka kembali ke rumah,” kata Wells.

itu[{” attribute=””>NASA Artemis mission aims to land the first woman and first person of color on the moon in 2025 with the hope of eventually setting up a base camp there for further planetary exploration, so they are interested in finding a solution to the moon dust problem.

In their work, the research team demonstrated their technology that uses the Leidenfrost Effect to clean the space suits. The effect can be seen when one pours cold water on a hot frying pan, where it beads up and moves across the pan. Spray the very cold liquid nitrogen at a warmer dust-covered material, and the dust particles bead up and float away on the nitrogen vapor.

The team tested their cleaning method under normal atmospheric conditions and in a vacuum that is more similar to outer space with the sprayer performing better in the vacuum atmosphere.

The liquid nitrogen spray was also much gentler on spacesuit materials than other cleaning methods. While a brush caused damage to the spacesuit material after just one brushing, the liquid nitrogen spray took 75 cycles before damage occurred.

Aerosol nitrogen cair yang dikembangkan oleh para peneliti Washington State University dapat menghilangkan hampir semua debu bulan yang disimulasikan dari pakaian antariksa, berpotensi memecahkan tantangan besar bagi astronot pendaratan bulan di masa depan. Penyemprot menghilangkan lebih dari 98% debu bulan yang disimulasikan di lingkungan vakum dengan kerusakan minimal pada pakaian antariksa, bekerja lebih baik daripada teknik yang diselidiki sebelumnya. Kredit: WSU

Didukung oleh hibah dari NASA, ide pembersihan inovatif para peneliti membawa pulang hadiah utama tahun lalu dalam Breakthrough, Innovation, and Game-Changing Idea Challenge (BIG). Selain Wells, peneliti sarjana di atas kertas termasuk John Posey dan Nathaniel Sweets. Proyek ini dipimpin oleh Jacob Leachman, asisten profesor di School of Mechanical and Materials Engineering School.

Para peneliti sekarang bekerja untuk memahami dan memodelkan interaksi kompleks antara partikel debu dan nitrogen cair yang memungkinkan proses pembersihan bekerja. Mereka juga mengajukan hibah lain untuk menguji teknologi lebih lanjut dalam kondisi yang lebih dekat ke luar angkasa, seperti gravitasi bulan.

Referensi: “Penghilangan Debu Bulan dan Degradasi Material dari Liquid Nitrogen Aerosols” oleh A. Wells, c. akta luar angkasa.
DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.02.016