Investigadores desarrollan vaporizador de nitrógeno líquido revolucionario
Flujo crioclástico causado por nitrógeno líquido vertido sobre un simulador de polvo lunar. Crédito: WSU
Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han desarrollado un aerosol de nitrógeno líquido que puede eliminar de manera efectiva casi todo el polvo lunar simulado de un traje espacial, lo que podría resolver un desafío importante para los astronautas durante futuras misiones lunares.
Según el informe de los investigadores en la revista Acta Astronáuticael rociador pudo eliminar más del 98% del simulador de polvo lunar en un entorno de vacío con poco o ningún daño a los trajes espaciales, superando todas las técnicas estudiadas previamente.
Si bien las personas han llevado con éxito a los hombres a la luna, no han descubierto cómo mantenerlos limpios allí. Al igual que los cacahuetes de embalaje más pegajosos, el polvo lunar se adhiere a todo lo que toca. Peor que envasar cacahuetes, el polvo está formado por partículas muy finas que tienen la consistencia de la fibra de vidrio triturada.
«El polvo lunar está cargado electrostáticamente, es abrasivo y se filtra por todas partes, lo que lo convierte en una sustancia muy difícil de manejar», dijo Ian Wells, primer autor del artículo y estudiante de último año en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la WSU. «Terminas con una fina capa de polvo como mínimo cubriendo todo».
Astronauta a escala 1/6 después de quitar el polvo (izquierda); después del tratamiento de desempolvado y vacío (centro); después del desempolvado, el tratamiento al vacío y el tratamiento localizado con un vaporizador criogénico líquido portátil (derecha). Crédito: WSU
Durante las seis misiones Apolo tripuladas a la Luna en la década de 1960 y principios de la de 1970, los astronautas usaron un cepillo para tratar de quitar el polvo de sus trajes espaciales, pero no funcionó muy bien. Las partículas de polvo abrasivas y diminutas pueden penetrar los motores y la electrónica. También entraron en los trajes espaciales, destruyendo sus sellos e inutilizando algunos de los costosos trajes. Los astronautas también han sufrido de “fiebre del heno lunar”, y los investigadores creen que una exposición más prolongada al polvo podría causar daño pulmonar similar a la enfermedad del pulmón negro.
«Causó muchos problemas que afectaron tanto a las misiones como a los astronautas una vez que llegaron a casa», dijo Wells.
EL[{» attribute=»»>NASA Artemis mission aims to land the first woman and first person of color on the moon in 2025 with the hope of eventually setting up a base camp there for further planetary exploration, so they are interested in finding a solution to the moon dust problem.
In their work, the research team demonstrated their technology that uses the Leidenfrost Effect to clean the space suits. The effect can be seen when one pours cold water on a hot frying pan, where it beads up and moves across the pan. Spray the very cold liquid nitrogen at a warmer dust-covered material, and the dust particles bead up and float away on the nitrogen vapor.
The team tested their cleaning method under normal atmospheric conditions and in a vacuum that is more similar to outer space with the sprayer performing better in the vacuum atmosphere.
The liquid nitrogen spray was also much gentler on spacesuit materials than other cleaning methods. While a brush caused damage to the spacesuit material after just one brushing, the liquid nitrogen spray took 75 cycles before damage occurred.
Un rociador de nitrógeno líquido desarrollado por investigadores de la Universidad Estatal de Washington puede eliminar casi todo el polvo lunar simulado de un traje espacial, resolviendo potencialmente lo que es un desafío importante para los futuros astronautas en el espacio. El rociador eliminó más del 98% del simulador de polvo lunar en un entorno de vacío con daños mínimos a los trajes espaciales y funciona mejor que cualquier técnica que se haya estudiado anteriormente. Crédito: WSU
Con el apoyo de una subvención de la NASA, la innovadora idea de limpieza de los investigadores ganó el primer premio el año pasado en el Desafío de ideas revolucionarias, innovadoras y revolucionarias (BIG) de la agencia. Además de Wells, los investigadores universitarios del artículo incluyeron a John Bussey y Nathaniel Swets. Jacob Leachman, profesor asociado de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales, dirigió el proyecto.
Los investigadores ahora están trabajando para comprender completamente y modelar las complejas interacciones entre las partículas de polvo y el nitrógeno líquido que permiten que funcione el proceso de limpieza. También están solicitando otra subvención para probar más la tecnología en condiciones que se aproximen más al espacio exterior, como la gravedad lunar.
Referencia: «Eliminación de polvo lunar y degradación de materiales de los aerosoles de nitrógeno líquido» por I. Wells, J. Bussey, N. Swets y J. Leachman, 10 de febrero de 2023, Acta Astronáutica.
DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.02.016
