פריצת דרך בהדמיית הסביבה האלקטרוסטטית של הירח על פני כדור הארץ מציעה בסיס מבטיח לחקר הירח העתידי. על ידי שכפול והערכה מדויקים של ההשפעות של אבק הירח, טכנולוגיה זו מספקת תובנות חיוניות להתגברות על אחד המכשולים העיקריים במשימות חלל, וסוללת את הדרך למחקר מתקדם של הירח ויוזמות ניצול משאבים במקום. צילום של יחידת מדידת זרם פוטו-אלקטרי. קרדיט: מכון קוריאה להנדסה אזרחית וטכנולוגיית בנייה (KICT)
פיתוח בסיס ירח מהר יותר על ידי יצירת סביבה טעונה אלקטרוסטטית.
מחקר על ביסוס הירח כבסיס קדימה לחקר חלל עמוק נמשך ברחבי העולם, וקוריאה אינה יוצאת דופן במאמצים אלה. המכון הקוריאה להנדסה אזרחית וטכנולוגיית בנייה (KICT, הנשיא קים, בייונג-סוק) יישם בהצלחה סביבה אלקטרוסטטית המדמה את תנאי פני הירח, לא בחלל אלא בכדור הארץ. החוקרים העריכו גם את הביצועים והיעילות שלו.
בין האיומים החמורים ביותר בביצוע משימות ירח היא סביבת פני הירח, אשר טעונה אלקטרוסטטית. בשל האטמוספירה הדקה ביותר שלו, הירח חשוף ישירות לקרני השמש האולטרה סגולות, קרני רנטגן, רוח השמש, כדור הארץ פְּלַסמָה, וכו' לפיכך, ענני אבק על הירח מפגינים חשמל סטטי חזק. הסביבה האלקטרוסטטית של הירח טעונה חיובית במהלך היום וטעונה שלילי במהלך הלילה.
בהתחשב בכך שלירח אין כמעט אטמוספרה, אבק יכול להישרף בקלות אפילו על ידי פגיעות קטנות בשל התנגדות האוויר המינימלית. חלקיקי רגוליט טעונים אלקטרוסטטית עלולים לגרום נזק חמור למכשירי חקר החלל כאשר הם נתקעים עליהם. לדוגמה, כאשר תקועים על תאי PV, חלקיקים אלה פוגעים ביעילות ייצור החשמל. במשימות מאוישות, הם עלולים לפגוע בחליפות חלל המגנות על אסטרונאוטים, או לחדור למערכת הנשימה, וכתוצאה מכך תוצאות מסכנות חיים.
תא הסימולציה של KICT
צוות המחקר של KICT בראשות ד"ר Shin, Hyusoung (יחד עם החוקר הבכיר Chung, Taeil וד"ר Park, Seungsoo) פיתח תא שנועד לדמות תנאים טעונים חשמלית. המטרה היא ליישם סביבה אלקטרוסטטית הדומה לפני השטח של הירח.
תרשים המראה את העיקרון של יחידת המדידה המעוצבת עם תיאור (לא בקנה מידה). קרדיט: מכון קוריאה להנדסה אזרחית וטכנולוגיית בנייה (KICT)
החדר שפותח על ידי KICT משלב מנורות אולטרה סגול, אלומות אלקטרוניות ומחוללי פלזמה לטעינה חיובית או שלילית של פני השטח של חפצי בדיקה. בהמשך, ניתן להשתמש בציוד זה כדי לטעון אלקטרוסטטית העתק של אדמת הירח באמצעות קרינה אולטרה סגולה וקרני אלקטרונים. זה יעזור לקבוע כמה חומר נצמד לרוברים ולצפות בעיות אפשריות. טכנולוגיה זו חורגת מעצם הובלת טעינה אלקטרוסטטית כדי לדמות את הסביבה הטעונה חשמלית של הירח בתנאים שונים, כגון סביבות יום או לילה ותוך כדי מושפע מפלזמה של כדור הארץ.
התקדמות בסימולציית סביבה אלקטרוסטטית
ההישג הגדול ביותר של עבודת מחקר זו טמון ביכולתו של הציוד שפותח למדוד, בצורה כמותית ועצמאית, את כמות הזרם הפוטואלקטרי שנוצר, שיש לו את ההשפעה המשמעותית ביותר על טעינת אבק הירח במהלך יום הירח. השגיאה בין המדידה הניסויית שהתקבלה במחקר זה לבין הערך התיאורטי המתאים הייתה בטווח של כ-5%, מה שמוכיח את מהימנות הטכנולוגיה שפותחה.
ככזה, הניסיונות של KICT הצליחו לא רק בשחזור סביבה דמוית ירח שבה אבק קרקע נשאר טעון אלקטרוסטטית אלא גם בפיתוח טכנולוגיית הערכה עבורה. עבודת מחקר זו הניחה את הבסיס לצייד תא ואקום תרמי מלוכלך בקנה מידה גדול (DTVC) עם הציוד שפותח כדי ליישם סביבה טעונה אלקטרוסטטית ולהעריך עוד יותר את הביצועים שלה.
ד"ר שין, שהוביל את הפרויקט הזה, אמר, "המחקר שלנו מציג את האפשרות לשלב ביעילות את ה-DTVC בגודל מלא, שפותחה על ידי קוריאה לראשונה בעולם, עם טכנולוגיית טעינת אבק ירח. פתרון זה ישמש כמצע מבחן לסדרה של טכנולוגיות ליישום ניצול משאבים במקום (ISRU) על הירח בעתיד, תוך מענה ומגיב למגוון אתגרים טכנולוגיים פוטנציאליים שמציב אבק ירח טעון חשמלי.
מחקר זה נתמך על ידי תוכנית המחקר של KICT (פרויקט מס' 20230081-001, פיתוח סימולטור סביבתי וטכנולוגיות בנייה מתקדמות מעל TRL6 בתנאים קיצוניים) במימון משרד המדע והתקשוב.
