Konsep artis tentang kemungkinan program eksplorasi. Kredit gambar: NASA Klik untuk memperbesar
Pernahkah Anda berjalan melintasi karpet wol dengan sepatu bersol kulit pada hari musim dingin yang kering, dan kemudian menjangkau ke arah gagang pintu? PERTENGKARAN! Sebuah percikan menyengat melompat di antara jari-jari Anda dan kenop logam.
Itu debit statis - petir kecil.
Pelepasan statis hanya mengganggu siapa pun di Bumi yang hidup di tempat musim dingin memiliki kelembaban yang sangat rendah. Tetapi bagi para astronot di Bulan atau di Mars, pelepasan statis bisa menjadi masalah nyata.
"Di Mars, kami pikir tanahnya sangat kering dan terisolasi sehingga jika seorang astronot keluar berjalan, begitu ia kembali ke habitatnya dan mengulurkan tangan untuk membuka lubang udara, sebuah petir kecil mungkin akan melompati elektronik yang kritis," jelas Geoffrey A Landis, seorang ahli fisika dengan Cabang Efek Lingkungan Fotovoltaik dan Antariksa di NASA Glenn Research Center di Cleveland, Ohio.
Fenomena ini disebut pengisian triboelectric.
Awalan "tribo" (diucapkan TRY-bo) berarti "menggosok." Ketika pasangan tertentu dari bahan yang tidak sama, seperti wol dan kulit sol sepatu yang keras, gosokkan bersama, satu material menyerahkan sebagian elektronnya ke material lain. Pemisahan muatan dapat menciptakan medan listrik yang kuat.
Di sini di Bumi, udara di sekitar kita dan pakaian yang kita kenakan biasanya memiliki kelembaban yang cukup untuk menjadi konduktor listrik yang layak, sehingga setiap muatan yang dipisahkan dengan berjalan atau menggosok memiliki jalur yang siap menuju ke tanah. Elektron berdarah ke dalam tanah bukannya menumpuk di tubuh Anda.
Tetapi ketika udara dan material sangat kering, seperti pada hari musim dingin yang kering, mereka adalah isolator yang sangat baik, sehingga tidak ada jalur yang siap untuk mendarat. Tubuh Anda dapat mengakumulasi muatan negatif, mungkin hingga 20 ribu volt yang luar biasa. Jika Anda menyentuh konduktor, seperti kenop pintu dari logam, maka – ZAP! —Semua elektron yang terakumulasi dikeluarkan sekaligus.
Di Bulan dan di Mars, kondisinya ideal untuk pengisian daya triboelectric. Tanahnya lebih kering daripada pasir gurun di Bumi. Itu membuatnya menjadi isolator listrik yang sangat baik. Selain itu, tanah dan sebagian besar bahan yang digunakan dalam antariksa dan pesawat ruang angkasa (mis., Mylar aluminiisasi, nilon berlapis neoprene, Dacron, nilon berlapis uretan, triko, dan stainless steel) sama sekali berbeda satu sama lain. Ketika para astronot berjalan atau berjalan di atas tanah, sepatu bot atau roda mereka mengumpulkan elektron ketika mereka menggosok kerikil dan debu. Karena tanah terisolasi, tidak memberikan jalan ke tanah, pakaian luar angkasa atau penjelajah dapat membangun muatan triboelektrik yang luar biasa, yang besarnya belum diketahui. Dan ketika astronot atau kendaraan kembali ke pangkalan dan menyentuh logam - ZAP! Lampu di pangkalan mungkin padam, atau lebih buruk.
Landis dan rekan-rekannya di NASA Glenn pertama kali memperhatikan masalah ini pada akhir 1990-an sebelum Mars Pathfinder diluncurkan. "Ketika kami menjalankan roda prototipe bajak Sojourner atas debu Mars yang disimulasikan dalam atmosfer Mars yang disimulasikan, kami mendapati bahwa muatannya mencapai ratusan volt," kenangnya.
Penemuan itu sangat memprihatinkan para ilmuwan sehingga mereka memodifikasi desain bajak Pathfinder, menambahkan jarum sepanjang setengah inci, yang terbuat dari kawat tungsten ultrathin (diameter 0,0001 inci) yang dipertajam ke suatu titik, di dasar antena. Jarum-jarum itu akan memungkinkan muatan listrik apa pun yang dibangun di atas bajak untuk merembes ke atmosfer Mars yang tipis, "seperti penangkal petir mini yang beroperasi secara terbalik," jelas Carlos Calle, ilmuwan terkemuka di Laboratorium Elektrostatik dan Fisika Permukaan NASA di Kennedy Space Center , Florida. Jarum pelindung serupa juga dipasang pada penemu Spirit dan Opportunity.
Di Bulan, ”para astronot Apollo tidak pernah melaporkan sengatan listrik akibat pelepasan muatan listrik statis,” catat Calle. “Namun, misi bulan di masa depan yang menggunakan peralatan penggalian besar untuk memindahkan banyak kotoran dan debu kering dapat menghasilkan medan elektrostatik. Karena tidak ada atmosfer di Bulan, ladang bisa tumbuh cukup kuat. Akhirnya, buangan bisa terjadi dalam ruang hampa. ”
"Di Mars," ia melanjutkan, "pembuangan dapat terjadi tidak lebih dari beberapa ratus volt. Kemungkinan ini akan mengambil bentuk cahaya koronal alih-alih baut kilat. Dengan demikian, mereka mungkin tidak mengancam jiwa para astronot, tetapi mereka bisa berbahaya bagi peralatan elektronik. "
Jadi apa solusi untuk masalah ini?
Di Bumi, ini sederhana: kami meminimalkan muatan statis dengan membumikan sistem kelistrikan. Membumikannya berarti menghubungkannya dengan batang tembaga yang menumbuk bumi jauh ke dalam tanah. Batang tanah berfungsi dengan baik di sebagian besar tempat di Bumi karena beberapa kaki dalamnya tanah menjadi lembab, dan karenanya merupakan konduktor yang baik. Bumi sendiri menyediakan "lautan elektron," yang menetralkan semua yang terhubung dengannya, jelas Calle.
Tidak ada uap air di tanah Bulan atau Mars. Bahkan es yang diyakini meresap ke tanah Mars tidak akan membantu, karena "air beku bukanlah konduktor yang sangat baik," kata Landis. Jadi batang tanah tidak akan efektif dalam membangun “landasan bersama” netral untuk koloni bulan atau Mars.
Di Mars, tanah terbaik mungkin, ironisnya, udara. Sumber radioaktif kecil "seperti yang digunakan dalam detektor asap," dapat dilampirkan pada setiap pakaian antariksa dan habitat, kata Landis. Partikel alpha berenergi rendah akan terbang ke atmosfer yang dijernihkan, mengenai molekul dan mengionisasi mereka (melepaskan elektron). Dengan demikian, atmosfer tepat di sekitar habitat atau astronot akan menjadi konduktif, menetralkan muatan berlebih.
Mencapai titik temu di Bulan akan menjadi lebih sulit, di mana bahkan tidak ada atmosfir langka untuk membantu mengeluarkan darah. Alih-alih, landasan bersama mungkin diberikan dengan mengubur selembar kertas besar atau kawat halus, mungkin terbuat dari aluminium (yang sangat konduktif dan dapat diekstraksi dari tanah bulan), di bawah seluruh area kerja. Kemudian semua dinding dan peralatan habitat akan terhubung secara elektrik ke aluminium.
Penelitian masih pendahuluan. Jadi ide berbeda di antara fisikawan yang mencari, well, beberapa kesamaan.
Sumber Asli: Rilis Berita NASA
