Ein einzelnes Mondstaubkorn hängt in Abbas Vakuumkammer. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Jeden Morgen betritt Mian Abbas sein Labor und setzt sich, um zu untersuchen - ein einziges Stück Staub. Zen-artig untersucht er denselben Fleck, der 10 bis 12 Tage lang in einer Vakuumkammer in Basketballgröße aufgehängt ist.
Das mikroskopische Objekt seiner gespannten Aufmerksamkeit ist nicht irgendein altes Staubpartikel. Es ist Mondstaub. Nacheinander misst Abbas die Eigenschaften einzelner Staubkörner, die 1972 von Apollo 17-Astronauten zurückgegeben wurden, und des russischen Luna-24-Raumfahrzeugs, das 1976 auf dem Mond landete.
„Experimente mit einzelnen Körnern helfen uns, einige der seltsamen und komplexen Eigenschaften von Mondstaub zu verstehen“, sagt Abbas. Dieses Wissen ist wichtig. Laut der Vision der NASA für die Weltraumforschung werden Astronauten bis 2018 wieder auf dem Mond sein - und sie werden mit viel Mondstaub fertig werden müssen.
Das Dutzend Apollo-Astronauten, die zwischen 1969 und 1972 auf dem Mond liefen, waren alle überrascht, wie „klebrig“ Mondstaub war. Staub drang auf alles, verschmutzte Werkzeuge und Raumanzüge. Durch Staub geschwärzte Geräte absorbierten Sonnenlicht und neigten zur Überhitzung. Es war ein echtes Problem.
Viele Forscher glauben, dass Mondstaub einen schweren Fall von statischer Haftung aufweist: Es ist elektrisch geladen. Am Mondtag stößt intensives ultraviolettes (UV) Licht der Sonne Elektronen aus dem pulverförmigen Sand. Staubkörner auf der Tageslichtoberfläche des Mondes werden dadurch positiv geladen.
Schließlich werden die abstoßenden Ladungen so stark, dass Körner „wie Kanonenkugeln“ von der Oberfläche geschleudert werden, sagt Abbas und biegt sich Kilometer über dem Mond, bis die Schwerkraft sie wieder auf den Boden zurückfallen lässt. Der Mond kann eine virtuelle Atmosphäre dieses fliegenden Staubes haben, der von oben und unten an Astronauten haftet.
Zumindest geht die Theorie so.
Aber werden Mondstaubkörner wirklich positiv geladen, wenn sie mit ultraviolettem Licht beleuchtet werden? Wenn ja, welche Körner sind am stärksten betroffen - große oder kleine Körner? Und was macht Mondstaub, wenn es aufgeladen ist?
Dies sind Fragen, die Abbas in seinem „Dusty Plasma Laboratory“ am National Space Science and Technology Center in Huntsville, Alabama, untersucht. Zusammen mit den Kollegen Paul Craven und der Doktorandin Dragana Tankosic injiziert Abbas ein einzelnes Körnchen Mondstaub in eine Kammer und „fängt“ es mit elektrischen Kraftfeldern. (Der Injektor gibt dem Getreide eine leichte Ladung, so dass es von elektrischen Feldern gehandhabt werden kann.) Wenn das Getreide buchstäblich in der Luft schwebt, „pumpen sie die Kammer auf 10-5 Torr herunter, um das Mondvakuum zu simulieren“.
Als nächstes kommt der faszinierende Teil: Abbas richtet einen UV-Laser auf das Korn. Wie erwartet wird der Staub „aufgeladen“ und beginnt sich zu bewegen. Durch sorgfältige Einstellung der elektrischen Felder der Kammer kann Abbas das Korn zentriert halten. er kann seine wechselnde Ladung messen und seine faszinierenden Eigenschaften erforschen.
Wie die Apollo-Astronauten hat Abbas bereits einige Überraschungen entdeckt - obwohl sein Experiment noch nicht zur Hälfte abgeschlossen ist.
"Wir haben zwei Dinge gefunden", sagt Abbas. „Erstens lädt ultraviolettes Licht den Mondstaub zehnmal mehr auf, als die Theorie vorhersagt. Zweitens laden größere Körner (1 bis 2 Mikrometer Durchmesser) mehr auf als kleinere Körner (0,5 Mikrometer), genau das Gegenteil von dem, was die Theorie vorhersagt. “
Natürlich gibt es viel zu lernen. Was passiert zum Beispiel nachts, wenn die Sonne untergeht und das UV-Licht verschwindet?
Dies ist die zweite Hälfte von Abbas 'Experiment, das er Anfang 2006 durchführen möchte. Anstatt einen UV-Laser auf ein einzelnes Mondteilchen zu richten, plant er, Staub mit einem Elektronenstrahl einer Elektronenkanone zu bombardieren. Warum Elektronen? Die Theorie sagt voraus, dass Mondstaub nachts eine negative Ladung annehmen kann, da er von freien Elektronen im Sonnenwind bombardiert wird - dh von Partikeln, die von der Sonne strömen und sich hinter dem Mond drehen und auf den nachtdunklen Boden treffen.
Als Apollo-Astronauten vor über 30 Jahren den Mond besuchten, landeten sie bei Tageslicht und reisten vor Sonnenuntergang ab. Sie blieben nie die Nacht, also war es egal, was mit Mondstaub nach Einbruch der Dunkelheit geschah. Dies wird sich ändern: Die nächste Generation von Entdeckern wird viel länger als Apollo-Astronauten bleiben und schließlich einen dauerhaften Außenposten errichten. Sie müssen wissen, wie sich Mondstaub rund um die Uhr verhält.
Seien Sie gespannt auf Antworten aus dem Dusty Plasma Lab.
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
