Sanatçının olası keşif programları kavramı. İmaj kredisi: NASA Ayrıntı için tıklayınız
Hiç kuru bir kış gününde deri tabanlı ayakkabılarla yün halı üzerinde yürüdünüz ve sonra bir kapı tokmağına doğru uzandınız mı? ZAP! Parmaklarınızla metal düğme arasında bir kıvılcım kıvılcımı sıçrar.
Bu statik deşarj - yıldırım yazısı küçük.
Statik deşarj, Dünya'da kışları son derece düşük neme sahip olan herkes için can sıkıcıdır. Ancak Ay veya Mars'taki astronotlara statik deşarj gerçek bir sorun olabilir.
“Mars'ta toprağın o kadar kuru ve yalıtkan olduğunu düşünüyoruz ki, eğer bir astronot yürüyorsa, habitatına döndükten ve hava kilidini açmak için uzandığında, küçük bir şimşek kritik elektronik parçalara zarar verebilir” diyor Geoffrey A Cleveland, Ohio'daki NASA Glenn Araştırma Merkezinde Fotovoltaik ve Uzay Çevresel Etkiler Şubesi fizikçisi Landis.
Bu fenomene triboelektrik yük denir.
“Tribo” öneki (belirgin TRY-bo) “sürtünme” anlamına gelir. Yün ve sert ayakkabı tabanı derisi gibi bazı farklı malzeme çiftleri birbirine sürtünce, bir malzeme elektronlarının bir kısmını diğer malzemeye bırakır. Yükün ayrılması güçlü bir elektrik alanı oluşturabilir.
Burada, etrafımızdaki hava ve giydiğimiz kıyafetler genellikle iyi elektrik iletkenleri olmak için yeterli neme sahiptir, bu nedenle yürüyüş veya sürtünmeyle ayrılan herhangi bir yükün toprağa hazır bir yolu vardır. Elektronlar vücudunuzda birikmek yerine toprağa kanar.
Ancak hava ve malzemeler kuru bir kış gününde olduğu gibi olağanüstü kuru olduğunda, mükemmel yalıtkanlardır, bu nedenle toprağa hazır bir yol yoktur. Vücudunuz muhtemelen muhtemelen 20 bin volta kadar negatif yükler biriktirebilir. Metal kapı tokmağı gibi bir iletkene dokunursanız, o zaman –ZAP! - birikmiş elektronlar aynı anda boşalır.
Ay'da ve Mars'ta koşullar triboelektrik şarj için idealdir. Toprak, Dünya'daki çöl kumundan daha kurudur. Bu onu mükemmel bir elektrik yalıtkanı yapar. Dahası, toprak ve uzay giysileri ve uzay aracında kullanılan çoğu malzeme (örn., Alüminize mylar, neopren kaplı naylon, Dacron, üretan kaplı naylon, triko ve paslanmaz çelik) birbirinden tamamen farklıdır. Astronotlar yürürken veya roversler yere doğru yuvarlandığında, botları veya tekerlekleri çakıl ve tozdan geçerken elektron toplar. Toprak yalıtıcı olduğundan, toprağa hiçbir yol sağlamadığından, bir uzay giysisi veya gezici, büyüklüğü henüz bilinmeyen muazzam triboelektrik yük oluşturabilir. Ve astronot veya araç tabana geri döndüğünde ve metale temas ettiğinde - ZAP! Baz istasyonundaki ışıklar sönebilir veya daha kötü olabilir.
NASA Glenn'deki Landis ve meslektaşları, Mars Pathfinder'ın piyasaya sürülmesinden önce 1990'ların sonunda bu sorunu fark ettiler. “Sojourner gezgininin prototip tekerleğini simüle edilmiş Mars tozunun simüle edilmiş bir Mars atmosferinde çalıştırdığımızda, yüzlerce volta kadar yüklendiğini gördük” diye hatırlıyor.
Bu keşif, bilim adamlarını, antenlerin tabanında bir noktaya keskinleştirilmiş ultra ince (0.0001 inç çap) tungsten telden yapılmış, yarım inç uzunluğunda iğneler ekleyerek Pathfinder'ın gezici tasarımını değiştirdiklerini endişelendirdi. İğneler, gezici üzerinde oluşturulan herhangi bir elektrik yükünün ince Mars atmosferine sızmasına izin verecek, “tersine çalışan minyatür bir paratoner gibi”, NASA'nın Kennedy Uzay Merkezi'ndeki Elektrostatik ve Yüzey Fiziği Laboratuvarı baş bilimcisi Carlos Calle'ı açıklıyor , Florida. Benzer koruyucu iğneler Ruh ve Fırsat gezginlerine de takıldı.
Ay'da, “Apollo astronotları hiçbir zaman elektrostatik boşalmalarla zaptedildiğini bildirmediler” diyor Calle. “Ancak, çok fazla kuru kir ve tozu taşımak için büyük kazı ekipmanı kullanan gelecekteki ay görevleri elektrostatik alanlara neden olabilir. Ay'da atmosfer olmadığı için tarlalar oldukça kuvvetli büyüyebilir. Sonunda, vakumda deşarjlar meydana gelebilir. ”
“Mars'ta,” diye devam ediyor, “deşarjlar birkaç yüz volttan fazla olmayacak şekilde gerçekleşebilir. Bunların yıldırım cıvataları yerine koronal ışımalar şeklinde olması muhtemeldir. Bu nedenle, astronotlar için hayatı tehdit etmiyor olabilirler, ancak elektronik ekipman için zararlı olabilirler. ”
Peki bu sorunun çözümü nedir?
Burada Dünya'da, basit: elektrik sistemlerini topraklayarak statik deşarjı en aza indiriyoruz. Onları topraklamak, kelimenin tam anlamıyla yeryüzüne vuran bakır çubukları toprağa bağlamak anlamına gelir. Topraklama çubukları, dünyanın birçok yerinde iyi çalışır, çünkü toprağın derinliği birkaç metre derinliğindedir ve bu nedenle iyi bir iletkendir. Dünyanın kendisi, ona bağlı olan her şeyi nötralize eden bir “elektron denizi” sağlar, diye açıklıyor Calle.
Yine de Ay veya Mars topraklarında nem yoktur. Landis, “Donmuş su son derece iyi bir iletken değil” diye Mars topraklarına nüfuz ettiğine inanılan buz bile yardımcı olmazdı. Dolayısıyla, toprak çubukları bir ay veya Mars kolonisi için tarafsız bir “ortak zemin” oluşturmada etkisiz olacaktır.
Mars'ta en iyi zemin ironik bir şekilde hava olabilir. Landis, her uzay giysisine ve habitata “duman dedektörlerinde kullanılanlar gibi” küçük bir radyoaktif kaynak eklenebilir. Düşük enerjili alfa parçacıkları nadir bulunan atmosfere uçarak molekülleri vurur ve iyonlaştırır (elektronları giderir). Böylece, habitatın veya astronotun etrafındaki atmosfer iletken olacak ve aşırı yükü nötralize edecektir.
Ay'da ortak bir zemin elde etmek, daha zorlayıcı olurdu, bu da suçlamayı akıtmaya yardımcı olacak nadir bir atmosfer bile yok. Bunun yerine, tüm çalışma alanının altına, muhtemelen alüminyumdan yapılmış (oldukça iletken ve ay toprağından çıkarılabilen) büyük bir folyo veya ince tel örgüsü gömülerek ortak bir zemin sağlanabilir. Sonra tüm habitat duvarları ve aparatları elektriksel olarak alüminyuma bağlanacaktır.
Araştırma hala başlangıç niteliğindedir. Fikirler, ortak bir zemin arayan fizikçiler arasında farklılık gösterir.
Orijinal Kaynak: NASA Haber Bülteni
