後に EDS となるもののテストは 2002 年に始まりました。洗練された塵磁石は興味深いものでしたが、代わりに研究者が必要としたのは、月に送られるハードウェアに自動洗浄機能を装備するために、塵を寄せ付けない装置でした。
一見すると、このデバイスは非常にエネルギー効率の高いエネルギー源 (バッテリーやソーラー充電器など) に接続された透明電極の 2 次元ネットワークです。これらの電極は、研究者が月の破片を避けたい物体や表面に重ね合わせたり、統合したりすることができます。しかし、ビューラーが私たちに説明しているように、この見かけの単純さの背後にある科学は、自然の 2 つの特別な力を利用しているのです。
1 つ目は静電カーテンから継承されたクーロン力です。これは、電荷を帯びた 2 つの粒子間の引力または反発力の尺度です。 EDS が機能するには、塵粒子が EDS 電極と同じ種類の電荷を持っている必要があります。言い換えれば、正に帯電した粒子は、正に帯電した電極によって反発されます。そうであれば、結果として生じるクーロン力によって EDS から塵が排出される可能性があります。
もちろん、一部の塵粒子はマイナスに帯電しており、マイナス電荷はプラス電荷に引き付けられます。この困難を克服するために、EDS の電場は正と負の間で急速に切り替わり、2 種類の EDS 粒子をほぼ同時に投射します。
しかし、どんなに短くても、EDS が逆に帯電した粒子を引き付ける期間が常に存在するため、科学者はクーロン力だけに頼ってこの卑劣な月の塵を完全に根絶することはできません。これが、EDS が、あまり知られていない 2 番目の反発効果である誘電泳動力 (DEP) にも依存している理由です。
物理学では、材料は「分極可能」になることがあります。電場を加えると、自身のプラスとマイナスの電荷が分離して遠ざかります。地球儀を想像して、北極に集まるすべての正電荷と南極に集まる負電荷を視覚化します。
月の塵粒子も分極可能です。電場を受けると、各粒子は正に帯電した極と負に帯電した極を獲得します。
この現象を最大限に利用するために、EDS の電場の形状は常に変化し、その正の部分がダスト粒子の正極を掃引し、その逆も同様です。このようにして、粒子の各極は、粒子がＥＤＳから放出されるのに必要な反発効果を受けることになる。
物理法則が馴染みのない人にとっては、この現象は魔法のように見えるかもしれませんが、重要なことは、これら 2 つの力の組み合わせが月の塵の除去に驚異的な効果を発揮するはずであることを覚えておくことです。月レゴリス模擬物質を使用して真空チャンバー内で実施されたテストでは、EDS が 99%まで 表面に堆積した埃。
いずれにせよ、EDS の本当の期待は、その驚くべき適応性にあります。それは物体を包み込むシールドのように機能します。その透明な電極は、カメラのレンズ、宇宙船の温度を調節するために設計された放熱器、およびソーラーパネルを保護するのに役立ちます。宇宙服に縫い付けることもできます。 「EDS は衣服の素材に組み込まれており、直接織り込まれています」とビューラー氏は言います。 「これは驚くほど柔軟なテクノロジーです。これに統合できない材料はまだ見つかっていません。」
アポロ計画の最初の宇宙飛行士は、分析のために月の石の宝庫とそれに相当する粘着性の塵を持ち帰った。とはいえ、これらのサンプルは希少であり、科学的に非常に貴重であるため、EDS などの技術のテストのほとんどは、NASA によって製造された月の塵の模擬物質を使用して行われます。幸いなことに、地球上には月の岩石に似た化学的性質を持つ岩石が不足することはありません。火山は絶えず溶岩を吐き出し、それが冷えて固まって月の岩石に似た岩石を形成します。次に、それらを極限まで粉砕するだけで、月の塵の満足のいくレプリカが得られます。
それでも、ビューラー氏と彼のチームは、本物の月のレゴリスを使って EDS をテストすることを止めませんでした。 「私たちが持っている土壌、アポロのサンプルは、非常に簡単に塵を取り除くことができました」と彼は証言します。
EDS はさまざまな話題にもなっています。 宇宙でのテスト。このシールドは 2019 年に国際宇宙ステーションに導入されました。 統合された さまざまな種類の試作ガラス、プラスチック、宇宙服用の繊維まで。このデバイスは防塵テストに見事に合格しました。
さらに難しいのは、次のステップは、宇宙飛行士が月の南極に到着したら、実際に EDS によって保護されることを確認することです。技術レベルでは、これらの塵で満たされた真空チャンバーは恐るべきものですが、月の環境を同じように再現することはできません。 「月の表面で見られる真空レベルには到達できません」とフォード氏は言う。 「月の重力をシミュレートすることはできません。」
レゴリスは、EDS と同様に、月では異なる動作をする可能性があります。 EDS の実験室テストは貴重なデータを提供しますが、ビューラー氏にとって「重要な唯一のテストは月で行われます」。
そして月には EDS がすでに存在しており、アルテミス計画の宇宙飛行士たちは先んじてスタートを切っています。
近年、さまざまな民間の無人ミッションが月に向かい、成功の度合いはさまざまです。 2025 年 1 月、月への機器の輸送を研究することを目的とした NASA の商用月ペイロード サービス (CLPS) プログラムの一環として、ファイアフライ エアロスペース社は天然衛星に向けて宇宙船を打ち上げました。その着陸船は、 ブルーゴーストミッション1、3月に月面に無事着陸し、ファイアフライはこの偉業を達成した最初の民間企業となった。
科学機器キットの中で、着陸船には特に次のものが装備されていました。 特定のEDS そしてそれが最終的に作動したとき、ブラー率いるチームは明らかにそれを目撃することができました。 排出 多数のガラス表面または熱放射体からの有名な月の塵の一部。したがって、EDS が月でも機能することに疑いの余地はありません。私はビューラーにこの発見についてどう感じたか尋ねた。
「ああ、想像できないでしょう」と彼は笑いながら答えた。 「20 年間プロジェクトに取り組み、ついにそのプロジェクトが実現するのを見ることができました…素晴らしいことです。何よりも、大きな安堵感を感じています。」
たとえばアルテミスミッション中など、EDS の次の公式使用についてはまだ明確な日付はありませんが、いくつかの NASA 産業パートナーはすでに NASA に対し、特に次の用途にダスト シールド技術を装備するよう要請しています。 新世代の月面探査機。 「将来の月や火星へのほぼすべてのミッションにおいて、EDS が非常に必要とされています」とビューラー氏は言います。
アルテミス計画の宇宙飛行士を恐ろしい月の塵が関与する悲惨な事故から守るために NASA が配備した唯一のツールは EDS だけではないことは確かですが、電磁シールドはおそらく彼らの防御の第一線となるでしょう。 「そこに到達するまでに時間がかかりました」とビューラー氏は結論づけています。 「しかし、EDS は機能します。」と彼は笑顔で付け加えました。
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