Podizač prašine



Istraživači iz NASA-e izradili su uređaj koji može podići Mjesečevu prašinu i onda je 'zbaciti' sa sebe. Zapravo, proveze je na elektrodinamičkom valu – nalik surferima na zemaljskim oceanima.

Jeste li ikad probali izvaditi nešto iz kutije koja je napunjena zrncima stiropora? Gurnete ruke unutra i potražite što vam treba, a kad ih izvadite, komadi stiropora drže se za vaše prste. Pokušavate ih stresti, ali ne otpadaju. Umjesto toga, izgledaju kao da odskaču samo da bi se opet negdje prilijepili za vaše tijelo. Vi zapravo lomite stiropor, a one najmanje komade gotovo je nemoguće otresti.

To je klasični primjer statičkog elektriciteta.

Tako se ponaša i Mjesečeva, a po svemu sudeći i Marsova prašina.

Dvanaest astronauta iz misije Apollo, koji su se spustili na Mjesec između 1969. i 1972. otkrili su da je Mjesečeva prašina "neočekivani izazov". Ne samo da je toliko abrazivna da se djelomično uvuče kroz vanjske rukavice svemirskih odijela, nego je ima posvuda.

I što su se više trudili otresti je sa sebe, to je više ulazila u materijal od kojeg je bilo izrađeno odijelo.

Dijelom je prianjala zbog svog oštrog, nepravilnog oblika, koji je nastao uslijed milijuna godina udara meteorita, što je neprestano otapalo stijenu u staklo i tada ostakljenu stijenu razbijalo u staklenu prašinu. Oštri rubovi čestica prašine bili su nalik kandžama koje su se kvačile za stvari poput čičaka mikroskopske veličine.

No, drugi razlog je bilo elektrostatičko pražnjenje prašine. Na Mjesecu jake, nezaštićene ultraljubičaste Sunčeve zrake imaju dovoljno energije da izbace elektrone iz gornjeg sloja regolita (Mjesečevog tla), dajući tako površini svake čestice prašine pozitivni naboj. Što su čestice manje, manja je i njihova masa, a jače se nabija površina te se i više "lijepe", baš kao i najmanje mrvice stiropora.

Znanstvenici pod vodstvom Carlosa I. Callea, vodećeg znanstvenika NASA-inog Laboratorija za elektrostatiku i fiziku površina u Svemirskom centru Kennedy, morali su se poslužiti s malo mentalnog karatea kako bi dokučili kako iskoristiti elektrostatički naboj same čestice za odbijanje, a ne privlačenje.

Kao i više puta do sada, poslužili su se starom idejom i našli joj novu primjenu.


Mikrofotografija čestice Mjesečeve prašine

"Profesor Seniči Masuda sa Sveučilišta u Tokiju, poznat i kao pionir elektrostatike, 1970-ih je otkrio 'električnu zavjesu'", kaže Calle.

Masuda, koji uopće nije mislio o Mjesecu ili Marsu, radio je s filterima za pročišćavanje zraka. Zbog toga jer su čestice smoga često nabijene, Masuda je ponudio prototip koji je nazvao električni zastor.

U biti, električni zastor je niz paralelnih elektroda, tankih bakrenih žica, udaljenih jedan centimetar na štampanoj pločici. Preko njih je Masuda pustio izmjeničnu struju, kao što je ona u utičnicama.

No, umjesto da istu izmjeničnu struju pusti na sve paralelne elektrode odjednom, Masuda je smislio nešto genijalno. On je pomalo mijenjao napon svake sljedeće elektrode. To je izazvalo mali pomak u elektromagnetskom polju svake od njih i svaka je u odnosu na susjednu bila malo izvan faze, što je stvorilo elektromagnetski val koji neprestano horizontalno prelazio preko površine na kojoj se nalaze elektrode.

Štoviše, svaka nabijena čestica, koja leži na površini, podiže se i putuje s tim elektromagnetskim valom, baš kao što oceanski val gura surfere.

Nakon što su vidjeli kako se Marsova prašina nakupila na solarnim panelima Mars Pathfindera, što je uzrokovalo smanjene napona i nepouzdani rad landera, Calle i suradnici su se počeli pitati može li se električni zastor prilagoditi tako da solarne panele na Mjesecu i Marsu štiti od prašine.

"Na kraju krajeva, ni ljudi ni roboti ne mogu stalno čistiti prozore", kaže Calle.

"No, da bi kroz njega prošla Sunčeva svjetlost, uređaj mora imati prozirne elektrode. Zato su umjesto od bakrenih žica, Calle i ekipa svoje elektrode napravili od indij-titanijskog oksida (ITO), prozirnog poluvodičkog oksida, koji su sada već stara tehnologija, a najčešće se koriste za touch screen u PDA-u", kaže Calle.


Dijagram originalne 'električne zavjese' profesora Masude, oko 1971.

Oni su i približili elektrode na razmak od samo nekoliko milimetara. Rezultat je prozirni film koji je "savitljiv kao ploča od vinila", koji su nazvali elektrodinamička zaštita od prašine.

Kad je prozirni štit pokriven simuliranom Mjesečevom ili Marsovom prašinom, koja se uglavnom uzima iz površinskog vulkanskog pepela (na Zemlji, naravno), i stavljen u komoru u kojoj se umjetno stvarao Mjesečev ili Marsov površinski pritisak, radio je savršeno – većina prašine u nekoliko je sekundi izbačena s njega.

No, nijedna od simulirane Mjesečeve ili Marsove površine nije sadržavala čisto željezo ili mrvice stakla koje se nalaze u pravom Mjesečevom regolitu. Ta bi "sitna razlika" mogla utjecati na rad uređaja u pravim uvjetima.

"Nadam se da ćemo moći ponoviti pokus s pravom Mjesečevom prašinom", našalio se Calle.

I dok je vrlo optimističan što se tiče učinkovitosti štita na velikim, ravnim ili blago zakrivljenim površinama, kao što su solarni paneli i viziri na astronautskim kacigama, nabori na svemirskim odijelima predstavljaju veći izazov. "ITO-i su savitljivi, ali nakon nekog vremena će puknuti", kaže.

Sada radi na finom podešavanju voltaže, frekvencije, faze i drugih električnih svojstava putujućeg elektromagnetskog vala, kako bi bio najučinkovitiji. Također ga živo zanima kako će se njegov uređaj ponašati u niskoj gravitaciji.

"Ima tu još puno posla", kaže Calle, "no, jednog će dana ovakav uređaj podići zavjesu s problema s Mjesečevom prašinom".

Video:
Pogledajte elektrodinamički štit od prašine u akciji kako 'odbacuje' Marsovu i Mjesečevu prašinu.

Izvor: Iskon