Investigadores desarrollan innovador atomizador de nitrógeno líquido

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 gran desafío para los astronautas en futuras misiones lunares.

Según el informe de los investigadores en la revista acto espacialel rociador pudo expulsar más del 98 % del polvo lunar simulado en un entorno de vacío con pocos daños a los trajes espaciales, superando cualquier técnica estudiada previamente.

Si bien las personas lograron poner hombres en la luna, simplemente no supieron cómo mantenerla limpia allí. Similar a un maní más firme, el polvo lunar se adhiere a todo lo que toca. Peor que los cacahuetes envasados, el polvo está compuesto de partículas muy finas que tienen la consistencia de la fibra de vidrio triturada.

“El polvo lunar está cargado electrostáticamente y es abrasivo y llega a todas partes, lo que lo convierte en un material muy difícil para trabajar”, ​​dijo Ian Wells, primer autor del artículo y estudiante de último año en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU. «Terminas con una mínima capa delgada de polvo que cubre todo».

Astronauta a escala 1/6 después de quitar el polvo (izquierda); Después de rociar el polvo y procesarlo al vacío (medio); Después de quitar el polvo, curar al vacío y tratar las manchas con un rociador manual de criógeno líquido (derecha). Crédito: WSU

Durante los seis viajes de Apolo 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 pequeñas y abrasivas pueden entrar en motores y dispositivos electrónicos. También se pusieron trajes espaciales, destruyeron sus sellos y dejaron inutilizables algunos trajes muy caros. Los astronautas también sufrieron de «fiebre del heno lunar», y los investigadores creen que la exposición prolongada al polvo puede causar daño pulmonar, como la enfermedad del pulmón negro.

«Presentó muchos problemas que afectaron tanto a las misiones como a los astronautas una vez que regresaron 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 aerosol de nitrógeno líquido desarrollado por investigadores de la Universidad Estatal de Washington puede eliminar casi todo el polvo lunar simulado de un traje espacial, lo que podría resolver un gran desafío para los futuros astronautas que aterrizan en la luna. El rociador eliminó más del 98 % del polvo lunar simulado en un entorno de vacío con daños mínimos a los trajes espaciales, y tuvo un mejor desempeño que cualquier técnica investigada anteriormente. Crédito: WSU

Respaldada por una subvención de la NASA, la innovadora idea de limpieza de los investigadores se llevó a casa un gran premio el año pasado en el Breakthrough, Innovation, and Game-Changing Idea Challenge (BIG). Además de Wells, los investigadores universitarios del artículo incluyeron a John Posey y Nathaniel Sweets. El proyecto fue dirigido por Jacob Leachman, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales.

Los investigadores ahora están trabajando para comprender 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 más cercanas al espacio exterior, como la gravedad lunar.

Referencia: «Eliminación de polvo lunar y degradación de materiales de los aerosoles de nitrógeno líquido» por A. pozos, c. acto espacial.
DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.02.016