Eine Studie veröffentlicht In Maschinenbau hat neues Licht auf das Verhalten von Mond-Regolith-Partikeln unter dem Einfluss eines externen elektrischen Feldes geworfen, eine Entdeckung, die die Weltraumforschung und die Nutzung von Mondressourcen revolutionieren könnte. Die von einem gemeinschaftlichen Team von Wissenschaftlern des Qian
Der Forschungsartikel mit dem Titel „Charging Properties and Particle Dynamics of Chang’e-5 Lunar Sample in an External Electric Field“ befasst sich mit den Herausforderungen der In-situ-Nutzung von Mond-Regolith-Ressourcen. Die Studie untersucht die Manipulation von Mondpartikeln durch die Anwendung eines externen elektrischen Feldes, eine Methode, die für die Kontrolle von Weltraumpartikeln vielversprechend ist. Diese Kontrolle ist für verschiedene Raumfahrtanwendungen von entscheidender Bedeutung, darunter Staubbeseitigung, Rohstofftransport und Mineralienanreicherung.
Die Experimente wurden unter Hochvakuumbedingungen durchgeführt und simulierten die Mondumgebung. Die Forscher verwendeten Mondregolithproben der Chang’e-5-Mission und setzten sie einem elektrischen Feld aus, das von zwei parallelen Messingelektroden erzeugt wurde. Die Studie untersuchte den Aufladungsprozess, die Teilchendynamik und den Einfluss dieser geladenen Teilchen auf Luft- und Raumfahrtmaterialien.
Die Ergebnisse zeigten signifikante Unterschiede im Aufladungsprozess und der elektrostatischen Projektion von Mondregolithpartikeln unter Hochvakuumbedingungen im Vergleich zu atmosphärischen Bedingungen. Es wurde festgestellt, dass die Partikel mit Durchmessern zwischen 27,7 und 139,0 Mikrometern anfälliger für negative Aufladung in einem externen elektrischen Feld sind. Die durch die Mondproben erhaltene Ladung und das Ladungs-zu-Masse-Verhältnis wurden gemessen und lieferten wertvolle Daten für zukünftige mondtechnische Lösungen.
Die Studie beobachtete auch erhebliche Schäden an den Aufprallflächen des Ziels, was auf die potenzielle Gefahr hinweist, die Mondregolithpartikel für Luft- und Raumfahrtmaterialien darstellen. Diese Erkenntnisse sind von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Schutzmaßnahmen für Raumfahrzeuge und Mondlebensräume.
Beitrag zu zukünftigen Mondmissionen
Die Forschung trägt zu einem tieferen Verständnis der Grundprinzipien der Abschirmung und Nutzung von Mondregolithen bei. Es bietet eine Grundlage für die Entwicklung neuer Techniken zur In-situ-Nutzung von Mondregolithen, die für die Erforschung des Weltraums und den Bau von Mondbasen unerlässlich sind.
Die umfassende Untersuchung der Induktionsladeeigenschaften von Chang’e-5-Mondregolithproben und ihrer Dynamik unter einem externen elektrischen Feld hat eine Lücke in den experimentellen Daten in diesem wissenschaftlichen Bereich geschlossen. Die Ergebnisse erweitern nicht nur unser Wissen über das Verhalten von Mondpartikeln, sondern inspirieren auch innovative Ansätze für das Mondressourcenmanagement und ebnen den Weg für eine nachhaltige und effektive Monderkundung.
Der Artikel wurde von Junping Gu, Xiaoyu Qian, Yiwei Liu, Qinggong Wang, Yiyang Zhang, Xuan Ruan, Xiangjin Deng, Yaowen Lu, Jian Song, Hui Zhang, Yunning Dong, Mengmeng Wei, Wei Yao, Shuiqing Li, Weihua Wang verfasst. Zhigang Zou, Mengfei Yang.
Weitere Informationen:
Junping Gu et al., Ladungseigenschaften und Teilchendynamik der Chang’e-5-Mondprobe in einem externen elektrischen Feld, Maschinenbau (2024). DOI: 10.1016/j.eng.2024.08.003