危險(xiǎn)的月球塵埃

甘紅

地球上，塵埃就像空氣一樣無(wú)處不在。久未清理的桌面上，靜止的塵埃；射入房間的光路中，擾動(dòng)的塵埃；汽車行駛過(guò)后空氣中，飛揚(yáng)的塵埃。除了這些看得見(jiàn)的塵埃，還有看不見(jiàn)的塵埃。比如，我們耳熟能詳?shù)腜M2.5，能夠吸附各種病毒細(xì)菌，并通過(guò)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體內(nèi)部，危害人體健康。

不僅僅是地球，宇宙中也存在無(wú)盡的塵埃。比如，未聚集成星體的宇宙塵埃，可與星際空間的氣體結(jié)合成絢麗多彩的云霧狀天體，我們將之形象地稱為“星云”。又如，太陽(yáng)系內(nèi)的“沙漠行星”火星，火星塵暴可持續(xù)三個(gè)多月，從地球上望去，就像一個(gè)暗紅色的燈籠。月球，是距離地球最近的天體。月球上，萬(wàn)籟俱靜，了無(wú)生機(jī)，但上個(gè)世紀(jì)中葉，美國(guó)勘測(cè)者和阿波羅等系列任務(wù)均拍攝到了月球地平輝光（圖1）。月球表面為超高真空環(huán)境，陽(yáng)光直射月表，沒(méi)有光的反射、折射，看不到藍(lán)天，也不可能有類似朝霞或晚霞的自然現(xiàn)象。研究證實(shí)，這種地平輝光是由于靜電懸浮的塵埃散射太陽(yáng)光而形成。

不同于地球土壤的形成，在月表缺乏空氣、水、生命活動(dòng)的條件下，月球土壤主要通過(guò)隕石和微隕石撞擊、宇宙射線和太陽(yáng)風(fēng)粒子轟擊、大幅度晝夜溫差導(dǎo)致巖石熱脹冷縮破碎三種過(guò)程共同作用而形成。其中，細(xì)粒的部分，我們稱為“月塵”。月塵的粒度分布范圍很廣，通常在納米至微米級(jí)別。這些細(xì)小的塵埃在月面靜電場(chǎng)排斥、（微）隕石轟擊、探測(cè)器著陸、月球車行走等自然因素或人為因素作用下發(fā)生遷移，給人類月球探測(cè)任務(wù)帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。

阿波羅16宇航員約翰·揚(yáng)認(rèn)為，月塵是人類重返月球過(guò)程中的頭號(hào)問(wèn)題。阿波羅17宇航員尤金·塞爾南也曾說(shuō)，“我認(rèn)為月塵是我們?cè)谠虑蛏系淖畲笳系K之一，我們能夠克服其他生理、物理和機(jī)械的問(wèn)題，但是難以克服月塵帶來(lái)的問(wèn)題”。盡管宇航員返艙之前已經(jīng)盡力清除了月塵，但仍有大量的塵埃進(jìn)入登月艙，漂浮于艙內(nèi)，散發(fā)出一種特殊的刺鼻性味道，類似于火藥味。宇航員脫下頭盔后，這些漂浮的塵埃導(dǎo)致他們眼睛、喉嚨和肺部刺痛，出現(xiàn)了咳嗽、打噴嚏癥狀，部分宇航員甚至出現(xiàn)了過(guò)敏反應(yīng)，體內(nèi)嗜曙紅細(xì)胞和嗜堿血細(xì)胞增加?？茖W(xué)家曾利用小老鼠開(kāi)展了月塵毒性評(píng)估實(shí)驗(yàn)，樣品為阿波羅16月壤樣品中分離的月塵，實(shí)驗(yàn)證實(shí)月塵的毒性強(qiáng)于TiO2，而弱于SiO2。

登月艙外，月塵帶來(lái)的問(wèn)題不勝枚舉，主要有：（1）視覺(jué)阻礙：登月艙著陸過(guò)程中，塵埃彌漫，月面能見(jiàn)度特別糟糕。阿波羅12著陸時(shí)登月艙的一只腳還因此落入一個(gè)小的撞擊坑內(nèi)。（2）污染表面：塵埃很容易粘附到各種表面，比如宇航服、光學(xué)鏡頭等。阿波羅12宇航員不得不多次清潔攝像機(jī)鏡頭。（3）部件磨損：月塵具有很強(qiáng)的磨蝕性。阿波羅16任務(wù)中氧氣表表面被月塵磨損而影響讀數(shù)；阿波羅17宇航員哈里森？斯密特的頭盔面罩被塵埃刮花，不能多個(gè)方向觀察。（4）機(jī)構(gòu)卡死：塵埃易堵塞孔洞縫隙，導(dǎo)致月球車運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障，或使宇航服的拉鏈、關(guān)節(jié)處發(fā)生卡死等。阿波羅11任務(wù)中傳送照相設(shè)備時(shí)，傳送帶阻塞；阿波羅12任務(wù)中，取樣器鏟和取樣器卡死，難以分離。（5）散熱性能退化：塵埃附著在散熱器表面，導(dǎo)致散熱性能下降，嚴(yán)重時(shí)設(shè)備靈敏度下降。阿波羅16月球車在向11/12號(hào)目的地行進(jìn)過(guò)程中由于電池板溫度過(guò)高甚至發(fā)生報(bào)警。（6）密封失效：月塵像碳粉一樣粘附在宇航服上，關(guān)節(jié)和手套口等位置反復(fù)摩擦破損，導(dǎo)致宇航服發(fā)生漏氣。阿波羅12宇航員皮特？康拉德的宇航服在第二次月面活動(dòng)后氣壓漏損率達(dá)到0.25 psi/min，非常接近宇航服安全極限，差點(diǎn)威脅宇航員的生命安全。

干燥的月球，彌漫的塵埃，對(duì)未來(lái)的月面作業(yè)有強(qiáng)的破壞作用，甚至威脅著宇航員的生命健康，未來(lái)人類重返月球還得多備幾把厲害的“雞毛撣子”！