危險的月球塵埃

甘紅

地球上，塵埃就像空氣一樣無處不在。久未清理的桌面上，靜止的塵埃；射入房間的光路中，擾動的塵埃；汽車行駛過后空氣中，飛揚的塵埃。除了這些看得見的塵埃，還有看不見的塵埃。比如，我們耳熟能詳?shù)腜M2.5，能夠吸附各種病毒細菌，并通過呼吸系統(tǒng)進入人體內(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，太陽系內(nèi)的“沙漠行星”火星，火星塵暴可持續(xù)三個多月，從地球上望去，就像一個暗紅色的燈籠。月球，是距離地球最近的天體。月球上，萬籟俱靜，了無生機，但上個世紀中葉，美國勘測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，陽光直射月表，沒有光的反射、折射，看不到藍天，也不可能有類似朝霞或晚霞的自然現(xiàn)象。研究證實，這種地平輝光是由于靜電懸浮的塵埃散射太陽光而形成。

不同于地球土壤的形成，在月表缺乏空氣、水、生命活動的條件下，月球土壤主要通過隕石和微隕石撞擊、宇宙射線和太陽風(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程共同作用而形成。其中，細粒的部分，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別。這些細小的塵埃在月面靜電場排斥、（微）隕石轟擊、探測器著陸、月球車行走等自然因素或人為因素作用下發(fā)生遷移，給人類月球探測任務(wù)帶來了嚴重威脅。

阿波羅16宇航員約翰·揚認為，月塵是人類重返月球過程中的頭號問題。阿波羅17宇航員尤金·塞爾南也曾說，“我認為月塵是我們在月球上的最大障礙之一，我們能夠克服其他生理、物理和機械的問題，但是難以克服月塵帶來的問題”。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)了過敏反應(yīng)，體內(nèi)嗜曙紅細胞和嗜堿血細胞增加。科學(xué)家曾利用小老鼠開展了月塵毒性評估實驗，樣品為阿波羅16月壤樣品中分離的月塵，實驗證實月塵的毒性強于TiO2，而弱于SiO2。

登月艙外，月塵帶來的問題不勝枚舉，主要有：（1）視覺阻礙：登月艙著陸過程中，塵埃彌漫，月面能見度特別糟糕。阿波羅12著陸時登月艙的一只腳還因此落入一個小的撞擊坑內(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鏡頭。（3）部件磨損：月塵具有很強的磨蝕性。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，不能多個方向觀察。（4）機構(gòu)卡死：塵埃易堵塞孔洞縫隙，導(dǎo)致月球車運動系統(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，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，嚴重時設(shè)備靈敏度下降。阿波羅16月球車在向11/12號目的地行進過程中由于電池板溫度過高甚至發(fā)生報警。（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后氣壓漏損率達到0.25 psi/min，非常接近宇航服安全極限，差點威脅宇航員的生命安全。

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