مفهوم الفنان لبرامج الاستكشاف المحتملة. حقوق الصورة: ناسا اضغط للتكبير
هل سبق لك أن مشيت عبر سجادة من الصوف بأحذية نعل جلدي في يوم شتاء جاف ، ثم وصلت إلى مقبض باب؟ انطلق! تقفز شرارة لاذعة بين أصابعك والمقبض المعدني.
هذا تفريغ ثابت - أمر برق صغير.
إن التفريغ الثابت مزعج فقط لأي شخص على الأرض يعيش حيث الشتاء قليل الرطوبة. لكن بالنسبة لرواد الفضاء على القمر أو على المريخ ، يمكن أن يكون التفريغ الثابت مشكلة حقيقية.
يوضح جيفري أ: "على سطح المريخ ، نعتقد أن التربة جافة وعازلة جدًا لدرجة أنه إذا كان رائد فضاء خارجًا يمشي ، بمجرد عودته إلى موطنه والتواصل لفتح غرفة الضغط ، فإن صاعقة برق صغيرة قد تنطلق من الإلكترونيات الحيوية". لانديس ، فيزيائي في فرع الخلايا الكهروضوئية والآثار البيئية الفضائية في مركز ناسا جلين للأبحاث في كليفلاند ، أوهايو.
تسمى هذه الظاهرة الشحن بالكهرباء.
البادئة "tribo" (تُلفظ TRY-bo) تعني "الاحتكاك". عندما يتم فرك أزواج معينة من المواد بخلاف ، مثل الصوف والجلد النعل الحذاء الصلب معًا ، تتخلى إحدى المواد عن بعض إلكتروناتها إلى المواد الأخرى. يمكن أن يخلق فصل الشحنة مجالًا كهربائيًا قويًا.
هنا على الأرض ، عادة ما يكون الهواء المحيط بنا والملابس التي نرتديها رطوبة كافية لتكون موصلات كهربائية لائقة ، لذا فإن أي شحنات مفصولة بالمشي أو فرك لها مسار جاهز إلى الأرض. تنزف الإلكترونات في الأرض بدلاً من تراكمها على جسمك.
ولكن عندما يكون الهواء والمواد جافة بشكل غير عادي ، كما هو الحال في أيام الشتاء الجافة ، تكون عوازل ممتازة ، لذلك لا يوجد طريق جاهز للأرض. يمكن لجسمك أن يتراكم شحنات سلبية ، ربما تصل إلى 20 ألف فولت مذهلة. إذا لمست موصلًا ، مثل مقبض الباب المعدني ، فعندئذ - ZAP! - كل تفريغ الإلكترونات المتراكمة مرة واحدة.
على سطح القمر وعلى كوكب المريخ ، تكون الظروف مثالية للشحن الكهربائي الاحتفالي. التربة أكثر جفافا من رمال الصحراء على الأرض. هذا يجعلها عازل كهربائي ممتاز. علاوة على ذلك ، فإن التربة ومعظم المواد المستخدمة في بدلات الفضاء والمركبات الفضائية (على سبيل المثال ، مايلر الألمنيوم ، والنايلون المطلي بالنيوبرين ، الداكرون ، النايلون المطلي باليوريتان ، التريكو ، والفولاذ المقاوم للصدأ) تختلف تمامًا عن بعضها البعض. عندما يمشي رواد الفضاء أو يتجولون على الأرض ، فإن أحذيةهم أو عجلاتهم تجمع الإلكترونات أثناء فركها عبر الحصى والغبار. نظرًا لأن التربة عازلة ، ولا توفر أي مسار إلى الأرض ، يمكن لبدلة فضائية أو متجول أن تبني شحنة كهربائية كهربية هائلة ، لا يزال حجمها غير معروف حتى الآن. وعندما يعود رائد الفضاء أو المركبة إلى القاعدة ويلمس المعدن - ZAP! قد تنطفئ الأضواء الموجودة في القاعدة أو تسوء.
لاحظ لانديس وزملاؤه في وكالة ناسا جلين هذه المشكلة لأول مرة في أواخر التسعينات قبل إطلاق المريخ باثفايندر. يتذكر قائلاً: "عندما قمنا بتشغيل عجلة نموذجية لمركبة Sojourner فوق غبار المريخ المحاكي في جو مريخي محاكاة ، وجدنا أنها مشحونة حتى مئات فولت".
كان هذا الاكتشاف مصدر قلق كبير للعلماء لدرجة أنهم قاموا بتعديل تصميم المركب المتجول Pathfinder ، مضيفين إبرًا طولها نصف بوصة ، مصنوعة من سلك التنجستين (قطر 0.0001 بوصة) المشحذ إلى نقطة عند قاعدة الهوائيات. سيوضح الإبر أن أي شحنة كهربائية تراكمت على المسبار تنزف إلى الغلاف الجوي الرقيق للمريخ ، "مثل قضيب البرق المصغر الذي يعمل في الاتجاه المعاكس" ، كما يوضح كارلوس كالي ، العالم الرئيسي في مختبر ناسا للكهرباء الإلكترونية والفيزياء السطحية في مركز كينيدي للفضاء. ، فلوريدا. تم أيضًا تثبيت إبر حماية مماثلة على المركبات الروحية والفرصة.
على سطح القمر ، يشير كالي إلى أن "رواد فضاء أبولو لم يبلغوا أبدًا عن انطلاقهم من التصريفات الإلكتروستاتيكية". ومع ذلك ، فإن البعثات القمرية المستقبلية باستخدام معدات حفر كبيرة لنقل الكثير من الأوساخ الجافة والغبار يمكن أن تنتج حقولًا إلكتروستاتيكية. نظرًا لعدم وجود جو على القمر ، يمكن أن تنمو الحقول بقوة. في نهاية المطاف ، يمكن أن يحدث التصريف في فراغ. "
ويتابع قائلاً: "على كوكب المريخ ، يمكن أن يحدث التصريف في بضع مئات من الفولت. من المحتمل أن تأخذ هذه الأشكال شكل وهج تاجي بدلاً من صواعق البرق. على هذا النحو ، قد لا تكون مهددة للحياة بالنسبة لرواد الفضاء ، ولكن قد تكون ضارة للمعدات الإلكترونية ".
إذن ما هو حل هذه المشكلة؟
هنا على الأرض ، الأمر بسيط: نقوم بتقليل التفريغ الساكن عن طريق تأريض الأنظمة الكهربائية. تأريضها يعني ربطها حرفيًا بقضبان النحاس التي تقصف الأرض في عمق الأرض. تعمل القضبان الأرضية جيدًا في معظم الأماكن على الأرض لأن عمق التربة رطب على عمق عدة أقدام ، وبالتالي فهو موصل جيد. تشرح كالي أن الأرض نفسها توفر "بحرًا من الإلكترونات" ، الذي يحيد كل شيء مرتبط بها.
مع ذلك ، لا يوجد رطوبة في تربة القمر أو المريخ. يقول لانديز ، حتى الجليد الذي يعتقد أنه يتخلل تربة المريخ لن يساعد ، حيث أن "المياه المجمدة ليست جيدة التوصيل". لذا فإن القضبان الأرضية لن تكون فعالة في إنشاء "أرضية مشتركة" محايدة لمستعمرة القمر أو المريخ.
على سطح المريخ ، قد تكون أفضل الأرض هي المفارقة. يقترح لانديز أن مصدرًا إشعاعيًا صغيرًا "مثل ذلك المستخدم في كاشفات الدخان" يمكن إرفاقه بكل بدلة فضائية والموطن. سوف تطير جسيمات ألفا منخفضة الطاقة إلى الغلاف الجوي المتعرج ، وتضرب الجزيئات وتؤينها (إزالة الإلكترونات). وهكذا ، يصبح الغلاف الجوي حول الموطن أو رائد الفضاء موصلاً ، مما يحيد أي شحنة زائدة.
سيكون تحقيق أرضية مشتركة على القمر أكثر صعوبة ، حيث لا يوجد حتى جو نادر للمساعدة في التخلص من الشحنة. بدلاً من ذلك ، قد يتم توفير أرضية مشتركة عن طريق دفن ورقة ضخمة من رقائق أو شبكة من الأسلاك الدقيقة ، ربما مصنوعة من الألومنيوم (وهو موصل للغاية ويمكن استخراجه من تربة القمر) ، أسفل منطقة العمل بأكملها. ثم يتم توصيل جميع جدران وأجهزة الموئل بالكهرباء بالألمنيوم.
البحث لا يزال أولي. لذا تختلف الأفكار بين الفيزيائيين الذين يبحثون ، حسنًا ، عن أرضية مشتركة.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
