ทำไมฝุ่นดวงจันทร์ถึงติดชุดนักบินอวกาศแน่น

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

หลังนักบินอวกาศกลับจากเดินบนดวงจันทร์ ชุด รองเท้าบูต และอุปกรณ์ไม่ได้กลับมาในสภาพสะอาด ฝุ่นสีเทาเกาะตามผ้า ข้อต่อ และพื้นผิวต่าง ๆ จนการปัดออกกลายเป็นเรื่องยาก ฝุ่นที่ดูเหมือนผงละเอียดทั่วไปกลับสร้างปัญหากับทั้งการเคลื่อนไหวและเครื่องมือ

บนโลก ฝุ่นมักถูกลมพัดและน้ำฝนชะออก เม็ดทรายยังถูกน้ำกับลมขัดจนผิวมนลง แต่ดวงจันทร์ไม่มีฝนหรือลมแบบโลกที่จะคอยขัดเม็ดดินให้มน ฝุ่นจึงมีเหลี่ยมคมและสัมผัสกับผิวของชุดได้หลายจุด

แรงไฟฟ้าสถิตเป็นตัวดึงสำคัญ แต่แรงยึดเกาะระหว่างผิวและเหลี่ยมคมของเม็ดฝุ่นก็ร่วมทำให้มันติดแน่น

แสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์และอนุภาคในลมสุริยะทำให้พื้นผิวดวงจันทร์กับเม็ดฝุ่นมีประจุได้ ส่วนการเสียดสีก็สร้างประจุเพิ่มระหว่างฝุ่นกับอุปกรณ์ ภารกิจทดลอง ERIE ของ NASA วัดประจุบวกและลบจากฝุ่นจำลองที่เสียดสีกับฉนวนในช่วงไร้น้ำหนัก จึงไม่ใช่กรณีที่ฝุ่นทุกเม็ดมีประจุชนิดเดียวตลอดเวลา

เมื่อฝุ่นละเอียดเข้าใกล้ผิวชุดหรือชิ้นส่วนที่มีประจุ แรงไฟฟ้าสถิตช่วยดึงให้มันเกาะ ขณะเดียวกันอนุภาคขนาดเล็กมีพื้นที่สัมผัสกับผิวในสัดส่วนสูง และพื้นผิวที่ขรุขระทำให้ฝุ่นแทรกตามเส้นใยกับซอกอุปกรณ์ได้ง่าย NASA ระบุว่าฝุ่นอาจเข้าไปในซีล ข้อต่อ และช่องเปิดของยานได้ด้วย

งานวิจัยที่เก็บในคลัง NASA อธิบายว่าเม็ดดินดวงจันทร์มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ เพราะไม่มีน้ำและอากาศมาช่วยผุกร่อน รายงานหนึ่งระบุขนาดเฉลี่ยของตัวอย่างดินดวงจันทร์ที่อ้างถึงราว 70 ไมโครเมตร หรือ 0.07 มิลลิเมตร ตัวเลขนี้เป็นค่าเฉลี่ยจากตัวอย่างหลายภารกิจ ไม่ได้หมายความว่าฝุ่นทุกเม็ดมีขนาดเท่ากัน

ปัญหาจึงไม่ได้จบที่ชุดเปื้อน ฝุ่นคมสามารถขูดผิวผ้าและเลนส์ เข้าไปติดกลไก หรือเคลือบพื้นผิวระบายความร้อนจนทำงานได้ไม่ดี บันทึกการทดลองชุดอวกาศที่ NASA เผยแพร่ยังเล่าถึงฝุ่นที่รบกวนข้อต่อและทำให้วัสดุด้านนอกสึก การนำฝุ่นติดกลับเข้าไปในห้องโดยสารก็เสี่ยงให้อนุภาคฟุ้งกระจายเมื่อหลุดจากชุด

การปัดด้วยแปรงจึงช่วยได้ไม่หมด NASA เตือนว่าการถูฝุ่นดวงจันทร์ไปบนพื้นผิวอาจเพิ่มปัญหา เพราะเม็ดฝุ่นมีประจุและเป็นฉนวน แถมขอบคมยังทำหน้าที่คล้ายผงขัดละเอียด การเคาะหรือปัดแรง ๆ อาจทำให้วัสดุเสียหายโดยไม่ได้เอาอนุภาคเล็กที่ฝังอยู่ในผ้าออกทั้งหมด

วิศวกรจึงทดลองวิธีทำความสะอาดที่ไม่ต้องขัดโดยตรง เช่น Electrodynamic Dust Shield หรือ EDS ซึ่งใช้ขั้วไฟฟ้าโปร่งใสสร้างสนามไฟฟ้าให้ฝุ่นเคลื่อนออกจากผิว แนวคิดนี้ถูกทดสอบกับแผงหลายชนิด รวมถึงผ้าชุดอวกาศต้นแบบและกระจกในสภาพสุญญากาศ แต่ยังเป็นเทคโนโลยีที่ต้องทดสอบต่อ ไม่ใช่อุปกรณ์ที่แก้ปัญหาฝุ่นบนดวงจันทร์ได้ทั้งหมดแล้ว

ฝุ่นดวงจันทร์จึงติดชุดได้จากหลายแรงที่เสริมกัน ทั้งประจุไฟฟ้า การสัมผัสของผิวละเอียด และเม็ดแร่ที่คมไม่ผ่านการผุกร่อนแบบบนโลก เรื่องนี้ทำให้การออกแบบชุดอวกาศต้องคิดถึงการป้องกันฝุ่นตั้งแต่เนื้อผ้า ข้อต่อ ไปจนถึงวิธีทำความสะอาดหลังนักบินกลับเข้ายาน