Научно известная как лунный реголит, лунная пыль не похожа на большую часть естественной пыли здесь, на Земле. Во-первых, поскольку он не подвержен эрозии ветром или водой, мелкие частицы довольно зазубренные и абразивные. Кроме того, поскольку реголит насыщен солнечной радиацией, он обладает положительным зарядом, который заставляет его цепляться за все, с чем он соприкасается.
Во время полетов «Аполлона» на Луну астронавты обнаружили, что щетки совершенно неэффективны для удаления реголита с их скафандров – на самом деле чистка щеткой служила лишь для того, чтобы размельчить пыль. Некоторые из скафандров фактически пришли в негодность после того, как реголит повредил их уплотнения.
Для астронавтов, которые работали на поверхности спутника, лунная пыль оказалась одной из самых серьезных проблем. Разрушая герметичные соединения скафандров, она вывела из строя несколько из них. Пыль проникала и внутрь пилотируемых модулей, попадала в легкие, вызывая серьезные проблемы с дыханием. Не менее опасны ее заряженные частицы для электроники.
Удалить эту пыль щеткой не получается: такая обработка только загоняет частицы глубже в углы, складки и сочленения. Поэтому теперь, когда NASA и его партнеры готовятся снова отправлять людей на Луну, проблема стала актуальной. Ученые из Университета штата Вашингтон предложили решить ее, удаляя пыль с помощью жидкого азота. Статья об этом опубликована в журнале Acta Astronautica.
Жидкий азот — криогенная жидкость с экстремально низкой температурой: уже примерно при минус 195 градусах Цельсия она кипит. Оказавшись на куда более теплой поверхности скафандра, жидкий азот моментально закипает, образуя мелкие капли, которые «левитируют» над слоем собственного пара. Такое явление можно наблюдать при попадании капель воды на раскаленную сковороду, оно называется эффектом Лейденфроста. Постепенно испаряясь, капли азота уносят с собой лунную пыль, эффективно очищая поверхность.
Якоб Личман (Jacob Leachman) продемонстрировал это в лабораторных экспериментах с небольшими образцами ткани, которая используется в настоящих скафандрах, и симулятором лунной пыли. Жидкий азот оказался отличным средством: в вакууме, имитировавшем реальные условия на Луне, он удалял более 98 процентов частиц пыли. При этом материал выдерживал до 75 циклов загрязнения и очистки без повреждений.
Слева — черная ткань покрыта серой лунной пылью. Справа — обработка жидким азотом очистила пыль и вернула исходный цвет
Работа поддержана грантом NASA и действительно может найти применение в будущих пилотируемых экспедициях к нашему спутнику. Однако прежде авторы планируют лучше разобраться в том, как жидкий азот взаимодействует с пылью, и провести эксперименты не с моделями масштаба 1:6, а с полноразмерными скафандрами и в условиях, приближенных к лунным.