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月球|“阿波罗登月的肮脏秘密”

月球|“阿波罗登月的肮脏秘密”
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人从未比在太空行走时显得更为渺小 ， 或更为伟大
语宙
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尘埃的大秘密
美国被称为“BIG挑战赛”的“突破、创新和改变游戏规则”创意挑战赛（Breakthrough, Innovative and Game-changing /BIG）新一年度主题公布——月尘防护 ， 包括航天器着陆器间的尘埃防护和减少、宇航服防尘能力、外部灰尘清理以及在栖息地内控制月球灰尘 。
NASA开展的这项针对大学生的竞赛将优选出5到10个团队 。 每个团队获得高达18万美元的奖金 ， 用于建造、测试和演示强大的月球降尘或防尘的能力与技术 。
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▲鼓励大学生解决月尘问题的竞赛（来源：NASA）
来自月亮的礼物是极其珍贵的 。 20世纪60年代至70年代的阿波罗登月任务期间 ， 只有382公斤岩石被带回了地球 。 1978年 ， 中国建交前夕 ， 美国总统卡特的安全顾问布热津斯基访华 ， 送给我国领导人一件礼物：仅有1克重的月球岩石样品 。 基于这1克样品 ， 我国科学家开展了针对月球矿物成分、结构构造、化学成分、微量元素、物理性质、产出环境等等的测试和研究 。 今天 ， 美国芝加哥大学的科学家们 ， 找到了一种通过单一的颗粒物质、也就是一粒月尘分析太空环境的方法 。
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▲显微镜下的一粒月尘
（来源：Jennika Greer, Field Museum）
2012年 ， 美国国会通过一项法律 ， 规定如果宇航员在执行太空任务时将“文物”带回家——例如飞行手册、个人日志或丢弃的月球舱碎片——这些物品属于他们 ， 联邦政府不会试图主张其所有权 。 条款特别指出 ， 这些物品不包括“月球岩石和其他月球材料” 。
然而 ， 在地球上视为珍品的月尘 ， 在月球上无疑是太空任务的麻烦制造者 。 美国土壤科学协会说 ， 1969-1972年的历次美国阿波罗登月任务 ， 都有一个“肮脏秘密” 。 田纳西大学行星地球科学研究所所长拉里·泰勒（Larry Taylor）教授总结为：“阿波罗号宇航员指出的主要问题是灰尘、灰尘 ， 还是灰尘 。 ”
在说出那句著名的“个人一小步、人类一大步”之后 ， “登月第一人”阿姆斯特朗（Neil Armstrong）继续向地面报告：“（月球）表面像黑色的煤粉 。 你们看 ， 鹰（登月舱）的支架好像陷了进去 ， 实际上它站得很稳……我的脚踏在细细的粉状砂子上 ， 踩进了二三厘米 。 月面靴的底、帮和面都粘上了这种粉尘 ， 简直把靴子染成黑色了 。 ”
他的同伴、阿波罗11号宇航员巴兹·奥尔德林（Buzz Aldrin）回忆说：“你在月面停留的时间越长 ， 从头盔到靴子都会被月球灰尘覆盖得越多 。 ”阿波罗17号指挥官吉恩·塞尔南（Gene Cernan）在执行任务后的技术汇报中表达了类似的想法：“尘埃可能是我们在月球上工作的最大障碍之一 。 除灰尘以外的其他生理、物理或机械问题 ， 都可以克服 。 ”
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▲阿波罗17号宇航员Harrison Schmitt月面采样
工作时 ， 月尘弄脏了宇航服（来源：NASA）
即便返回登月舱 ， 月球物质仍然挥之不去 。 摘下头盔和手套 ， 宇航员们可以感受到尘埃的粗糙度 ， 闻到、甚至尝到月亮的味道 。 这就是所谓的“阿波罗香气” ， 宇航员对月球气味的回忆 。 奥尔德林记得 ， 弄脏宇航服和设备的月尘闻起来“像烧焦的木炭或壁炉里的灰烬 ， 特别是如果你往上面撒一点水的话 。 ”
阿波罗17号任务的哈里森 施密特（Harrison Schmitt）曾回忆说：“我们每个人对这种气味的第一印象 ， 就是用过的火药 。 ”施密特是有史以来第一位在地外星球出现“花粉热”过敏症状的患者 ， 他对月尘有明显反应 ， 导致鼻腔壁软骨板一度肿胀 。
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▲阿波罗17号宇航员Gene Cernan月面行走返回 ，
宇航服沾满月尘（来源：NASA）
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▲他脱下宇航服 ， 试图甩掉恼人的月尘
（来源：NASA）
那么 ， 月尘究竟特殊在哪里？月尘颗粒形成于月球表面后期太空风化作用过程 ， 包括长时间的微陨石轰击和太阳风粒子的破坏 。 其表面不断被粉碎和改造 ， 变得锋利而粗糙 ， 能够划伤宇航服、破坏航天器 。 在阿波罗17号任务中 ， 两位宇航员月球漫步时手臂很难移动 ， 因为灰尘把关节粘住了 。 月尘的深色表面吸收阳光 ， 会导致电子设备过热 ， 还可能遮住相机镜头 ， 降低技术性能 ， 让仪器读数失真 。
月球表土中含有的活性粉尘包括二氧化硅、氧化铁、氧化钙和其他氧化物（5%） 。 地球上含有二氧化硅的粉尘 ， 是导致矽肺病的罪魁祸首 。 当宇航员从月球漫步返回、脱掉覆盖着灰尘的宇航服时 ， 玻璃状的尘埃颗粒可能会滞留在宇航员肺部 ， 带来健康风险 。 因此 ， 解决月尘防护问题 ， 对于未来的太空探索至关重要 。
NASA戈达德太空飞行中心和马里兰大学的研究人员开发了一种铟锡氧化物（indium tin oxide）涂层 ， 能有效避免带电月尘在航天器表面堆积 。 几块涂有这种涂层的晶片 ， 已在国际空间站上开展测试 。 田纳西大学设计了一种磁性过滤器 ， 像吸尘器一样吸出灰尘 。 更多技术还有待开发 ， 今年的BIG挑战赛就是鼓励大学生贡献智慧的主题竞赛 。 月尘个儿虽小 ， 太空任务事大 ， 孩子们努力吧！
参考文章：
1. 李成智、李建华 ， 《阿波罗登月计划研究》 ， 北京航空航天大学出版社 ， 2010年4月第1版
2. 李雄耀等 ， 月尘的基本特征与CLDS1模拟月尘研制 ， 《中国空间科学学会空间生命起源与进化专业委员会与月球科学与比较行星学专业委员会2013年度学术研讨会》 ， 2013
3. Alison Klesman ， NASA Just Invented a Paint That Blocks Moon Dust From Sticking to Everything ， https://www.discovermagazine.com/the-sciences/nasa-just-invented-a-paint-that-blocks-moon-dust-from-sticking-to
4. Soil Science Society of America ， NASA’s Dirty Secret: Moon Dust ， www.sciencedaily.com/releases/2008/09/080924191552.htm
5.NASA Seeks BIG Ideas from Universities to Solve a Messy Problem ，
https://www.nasa.gov/feature/nasa-seeks-big-ideas-from-universities-to-solve-a-messy-problem/?utm_source=TWITTER&utm_medium=NASA_SLS&utm_campaign=NASASocial&linkId=97467049
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