如何在鬆軟月表鋪設堅固道路?科學家找到用雷射燒結灰塵的方法

作者 | 發布日期 2023 年 10 月 16 日 14:55 | 分類 天文 , 航太科技 line share follow us in feedly line share
如何在鬆軟月表鋪設堅固道路?科學家找到用雷射燒結灰塵的方法


儘管沒有風,月球表面仍因微重力環境懸浮著大量細粉塵,會堵塞機械構成重大危害。但未來某天,新技術或許能將月表風化層變成一條條平坦、乾淨的道路。

月球沒有空氣、沒有水,白天溫度高達 250℃,但對希望建立月球基地的航太機構來說,最棘手挑戰之一還包括黏性強的超細灰塵:它會腐蝕太空衣、堵塞機械、干擾科學儀器運作,且由於月球重力較低,這些塵埃一旦被濺起便會久久懸浮於空氣中,先前就有不少任務受到月球細塵迫害,比如阿波羅 17 號月球車失去後側擋泥板,導致月球車被​​捲起的灰塵覆蓋、承受過熱風險。

為了克服風化層灰塵危害,最直接的解決方法就是在活動區域(包括道路、著陸點)上鋪設路面,防止吹起灰塵。

於是歐洲太空總署(ESA)推出 PAVER 計畫,開發類似月球土壤的 EAC-1A 細粒材料,利用壓力或熱量將細小顆粒燒結成固體物質,研究以大束聚焦光熔化月表粉塵形成堅固物質的可行性;簡單說就是月球上的鋪路應用技術。

▲ 研究人員以雷射光束將類月表材料燒成堅固物質。

在嘗試各種不同雷射強度以尋找生產道路的最佳熱量後,研究人員以直徑 4.5 公分的二氧化碳雷射光束將 EAC-1A 材料加熱至 1,600℃ 左右,使其熔化成玻璃狀固體表面,緩慢但成功描繪出直徑約 20 公分的中空三角形幾何形狀,這代表類似技術可在月球燒出固體表面,充當一條條行走道路或著陸場域。

團隊預估,2 公分厚的材料建造出 100 平方公尺的著陸場可能需 115 天時間,不過要在月球上重現此作法,需先從地球運送一個約 2.37 平方公尺的小透鏡過去月球,代替雷射做為陽光聚光器。

有了聚光透鏡,就能在月表製造出約 250 公釐寬的堅固道路,同時減少灰塵量,避免磨損設備、堵塞精密機械。不過團隊也表示透鏡鏡頭需具備振動功能,以避免自身也被揚起的灰塵覆蓋失去功用。

新論文發表在《科學報告》(Scientific Reports)期刊。

(圖片來源:歐洲太空總署