Trong những năm tới, NASA sẽ trở lại Mặt trăng lần đầu tiên kể từ kỷ nguyên Apollo. Thay vì là một dấu chân của người Viking và hoạt động cờ cờ, Project Artemis được dự định là bước đầu tiên để tạo ra sự hiện diện bền vững của con người trên Mặt trăng. Đương nhiên, điều này đưa ra một số thách thức, không phải là ít nhất trong số đó phải làm với regolith mặt trăng (hay còn gọi là moondust). Vì lý do này, NASA đang điều tra các chiến lược để giảm thiểu mối đe dọa này.
Như Robert A. Heinlein có thể chứng thực, Mặt trăng là một tình nhân khắc nghiệt! Nó trải qua các phạm vi cực đoan về nhiệt độ bề mặt, từ mức cao 117 ° C (242 ° F) đến mức thấp -173 ° C (-279 ° F). Cũng không có bầu khí quyển và không có từ trường bảo vệ để nói, điều đó có nghĩa là các phi hành gia sẽ phải chịu một lượng phóng xạ cực mạnh trên Mặt trăng - trong khoảng từ 110 đến 380 mSv một năm, so với mức trung bình 2,4 mSv trên Trái đất.
Tuy nhiên, moondust đặc biệt rắc rối vì cách nó có hình dạng bất thường và sắc như dao cạo. Bụi này được hình thành bởi hàng triệu năm tác động của thiên thạch làm tan chảy vật liệu silicat và tạo ra những mảnh vỡ nhỏ của thủy tinh và khoáng chất. Để làm cho vấn đề tồi tệ hơn, nó tuân thủ mọi thứ nó chạm vào, bao gồm cả bộ đồ vũ trụ (như các phi hành gia Apollo chắc chắn nhận thấy).
Điều này không chỉ do thực tế là các hạt bụi có các cạnh lởm chởm, mà còn do điện tích của chúng. Vào những ngày của Mặt trăng, bức xạ cực tím từ Mặt trời làm cho các electron bị mất bởi các lớp bụi phía trên, mang lại cho nó một điện tích dương. Xung quanh các cực và mặt tối, plasma mặt trời làm cho regolith nhận electron, tạo ra điện tích âm.
Do đó, bụi này không chỉ gây ra mối đe dọa đáng kể cho máy móc có bộ phận chuyển động (như bộ tản nhiệt), mà còn có thể can thiệp vào thiết bị điện tử bằng cách tích tụ điện tĩnh. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu của NASA đã phát triển một lớp phủ tiên tiến có thể được sử dụng trên mọi thứ, từ ISS và tàu vũ trụ đến vệ tinh và bộ đồ vũ trụ.
Lớp phủ được phát triển bởi các nhà công nghệ Goddard Vivek Dwivingi và Mark Hasegawa như một phần của chương trình Phản ứng năng động của NASA tại các tiểu hành tinh, Mặt trăng và Mặt trăng của Sao Hỏa (DREAM2). Lớp phủ bao gồm các lớp nguyên tử oxit titan, được áp dụng cho các sắc tố khô của sơn bằng phương pháp được gọi là công nghệ tiên tiến gọi là lắng đọng lớp nguyên tử.
Quá trình này, thường được sử dụng cho mục đích công nghiệp, bao gồm việc đặt chất nền (trong trường hợp này là oxit titan) trong buồng lò phản ứng và đập các loại khí khác nhau để tạo ra các lớp không dày hơn một nguyên tử. Ban đầu, lớp phủ này được dùng để che chắn các thiết bị điện tử của tàu vũ trụ khi chúng bay qua các đám mây plasma dẫn điện trong từ trường Trái đất - cũng là kết quả của gió mặt trời.
Để kiểm tra lớp phủ, Dwivingi và nhóm của ông đã chuẩn bị một pallet thí nghiệm được phủ bằng các tấm phủ, hiện đang được tiếp xúc với plasma trên Trạm vũ trụ quốc tế. Kết hợp với những gì chúng ta biết về bụi mặt trăng, lớp phủ này có thể có nghĩa là sự khác biệt giữa thành công và thất bại trong tương lai, không chỉ với Artemis, mà với các kế hoạch dài hạn của nó. Như Farrell đã nói:
Chúng tôi đã tiến hành một số nghiên cứu điều tra bụi mặt trăng. Một phát hiện quan trọng là làm cho lớp da bên ngoài của bộ đồ vũ trụ và các hệ thống khác của con người dẫn điện hoặc tiêu tan. Trên thực tế, chúng tôi có các yêu cầu về độ dẫn điện nghiêm ngặt trên tàu vũ trụ do plasma. Những ý tưởng tương tự áp dụng cho không gian. Mục tiêu trong tương lai là công nghệ sản xuất vật liệu da dẫn điện, và điều này hiện đang được phát triển.
Nhìn về phía trước, Farrell, Dwivingi và các đồng nghiệp của họ có kế hoạch tăng cường hơn nữa khả năng lắng đọng lớp nguyên tử của họ. Điều này sẽ đòi hỏi một lò phản ứng lớn hơn để tăng năng suất của sắc tố giảm thiểu điện tích mà chúng dự định xây dựng. Khi đã hoàn thành, bước tiếp theo sẽ liên quan đến việc kiểm tra sắc tố trên không gian.
Farrell xây dựng một hệ thống lắng đọng lớp nguyên tử khối lượng lớn để tạo ra các bộ dụng cụ có thể bao phủ các khu vực bề mặt lớn, như bề mặt động cơ, để thử nghiệm có thể mang lại lợi ích hơn nữa cho các công nghệ thăm dò mặt trăng, Farrell nói. Điều này chắc chắn là đúng khi xem xét NASA Mong muốn hợp tác với các đối tác quốc tế để thiết lập một tiền đồn lâu dài xung quanh khu vực cực nam của Mặt trăng.
