月球环境之月尘

　　 月球，也是人们俗称的月亮，是被人类研究得最彻底的天体。人类至今第二个亲身到过的天体就是月球。人类自古对月亮都有很多美好的遐想，而在科技迅猛发展的今天，登月已不是遥不可及的梦想。

　　人类在上世纪60年代就已经登上月球并安全返回，同时取回了大量月球样品。在进入二十一世纪后，美国、俄罗斯、德国、英国、乌克兰、奥地利、巴西、印度等多个国家都提出重返月球计划，当然中国也不例外。因此，月球环境对载人登月等航天任务的影响研究也日益为人们所重视。
　　月球环境影响因素主要包括了重力场、磁场、辐射、等离子体环境、月表温度、大气、流星体及二次抛出物、地表特征、月尘和表面物质以及月球的地质情况等。其中月尘和辐射是载人登月面临的两个重要的问题。这里我们主要介绍月球环境中的月尘问题。

什么是“月尘”

　　虽然月球上没有大气，但月球也有自己特有污染——月尘。即月球表面1米之内的静电尘埃悬浮。对于肉眼来说，月尘看起来就像地球土壤一样非常平常：灰黑色的粉末，颗粒尺度就像地球表面的细沙，平均尺寸在45~100微米之间。月尘与我们在地球上吸入的所有类型的尘埃都不一样。美国科学家研究发现，月球尘埃问题是月球尘土的特殊性质造成的。粉末状尘埃由小殒石撞击形成，撞击产生的能量把这些尘埃熔化变成蒸汽，蒸气冷却凝结，象透明贝壳一样覆盖在土壤微粒上。这些微粒经过风或其他自然过程由原来的球形打磨成棱角尖锐的形状。似晶体锯齿状的月球尘埃具有极强磨损性。
　　月尘易于带电，并可以在相当长的时间内保持带电。白天，在紫外线的照射下，月球尘埃中会释放出电子，夜间，太阳风又带着电子“轰击”尘埃。用湿布拭擦照相机的镜头和头盔的帽舌只会让带电粒子吸附得更牢。月尘带电之后，可长时间漂浮并移动。此外，由着陆器着陆、人员走动、月球车行走等人为因素也会造成尘埃飞扬。

　　有趣的是，月尘可能还具有某种“月球味”。美国“阿波罗17号”宇航员吉恩•塞尔南在谈到月球尘埃时说：“这是一件令人吃惊的事情，它们散发出一种火药爆炸后的硝烟气息！”月球尘埃看上去像皑皑白雪一样柔软，却是一种奇特的粉末状。“阿波罗16号”宇航员查理•杜克说：“月球尘埃确实有一种强烈气味。我感觉它的气味都像子弹发射时散发的一般。”“阿波罗16号”宇航员约翰•杨说：“月球尘埃的味道并不十分糟糕，但很特别。”
　　每个“阿波罗”宇航员都曾经闻到过月球尘埃的气味。每次月球行走后，在重新进入登月舱之前，无论宇航员如何使劲拍打身上的尘埃物质，它们仍会进入舱内。一旦宇航员摘下头盔和手套，他们就能闻到那股令人困惑不已的“月球味”。

月尘的危害及防护

　　月表悬浮尘埃很小，不仅会吸附到航天器上，影响远动关节和遮蔽太阳能电池，也会吸附到航天服上，并随航天员进入返回舱内。附着于航天器的各种表面上的月尘可能引起很多故障，包括机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降、部件磨损以及热控系统故障。此外，航天员还必须花大量的宝贵时间来清除各种表面上的月尘，然而使用刷子清除尘埃不仅十分困难，还容易擦伤器件表面。
　　月球灰尘影响宇航员的宇航服是特别严重的。这些在显微镜下才能够看见的灰尘粒子能够穿破织物构成的生命支持系统，以至宇航员很难完全密封自己的手套。月球行走结束以后，宇航服就基本上破损了。
　　美国宇航员曾拍到月表尘埃形成的光晕，并且能感到舱内很呛。分布在月球表面的月尘曾经给当年参与“阿波罗”计划的宇航员造成了相当大的麻烦。有宇航员曾经抱怨，月尘会附着在各种设备的表面，并产生很大的阻力。

　　月尘堆积和吸附在仪器设备上的事实已经被证实。这是Apollo 12登月舱2年半后在Surveyor 3无人登陆器附近183米处，通过检测和发现Surveyor 3无人登陆器后得到的结论。涂层和铝制部件由于太阳辐射而产生的变色也正如预期的那样。然而，月尘的堆积和吸附要远大于最初估计的结果。很多的月尘堆积是由于登月舱降落时排放的气体造成的喷沙效应，Surveyor 3无人登陆器的光学镜面被月尘覆盖并损伤。所以，月球表面的仪器和宇航员都要远离登陆点。
　　月尘也可能威胁到宇航员的健康。研究显示，吸入月球尘埃可能会造成包括铁中毒的健康危害，这促使美国宇航局科学家考虑制定月球健康标准，为工程师们设计安全而清洁的月球之旅。

　　由于在“阿波罗”飞船上缺乏必要的过渡舱，宇航员们不得不将粘满灰尘的宇航服保存在生活舱中－－这引起了诸多问题，包括对宇航员的呼吸系统产生负面影响。美国宇航局目前正考虑利用磁铁来保护未来登上月球的宇航员和设备免遭月尘的伤害。除此之外，登月舱上还将设置一个专门的气密过渡舱，以供宇航员换下粘满尘土的太空服，避免将灰尘带入生活舱。
　　NASA的专家们解释说，在气密过渡舱中设置有特殊的高压气体喷嘴，可清除掉附着在太空服上的90％－95％的灰尘物质。而那些被清除的灰尘将由设在过渡舱地板上的网格状的结构所收纳，并最终被抛出舱外。接下来，更为细致的清洗工作将交由磁场完成－－它能够彻底地清理掉那些对人体最为危险的尘埃微粒。至于那些隐藏在太空服缝隙中的灰尘，清洗任务将由一种工作原理类似于粘性胶条的设备完成。