给阿波罗17号“下马威”的小小尘埃是什么东西

自从阿波罗17号任务于1972年底完成以来，人类再也没有登上过月球，但人类从未停止过对月球的探索。

几十年来，中国、美国、印度、日本、俄罗斯、以色列、欧洲航天局等国家和组织实施了各种月球探测项目，其中中国嫦娥四号在月球背面的南极艾特肯盆地着陆是最新的重要发展。在未来的计划中，中国、日本、美国、印度、欧洲航天局和俄罗斯都雄心勃勃地要把他们的宇航员送回月球，并试图建立一个月球基地，进行长期的科学探索和月球表面的调查。

就人类现有的科技而言，重返月球并不太困难，但一个新的绊脚石出现在人类面前，成为重返月球的新障碍，那就是月球尘埃！

小尘埃给了阿波罗17号一场“决斗”

当阿波罗计划登陆月球时，在月球上飞行的尘埃粒子给飞船着陆和在月球上工作的科学仪器带来了很大的麻烦。微小的灰尘推迟了宇航员的活动。粗糙的月球灰尘压碎了在月球上行走的宇航员的宇航服靴子。月球尘埃还损坏了阿波罗样品盒设备，甚至擦伤了玻璃。

宇航员从月球表面返回登月舱后，登月舱中的宇航员出现喉咙痛、鼻塞、打喷嚏、流泪等症状。他们把闯入飞船的月球尘埃描述为闻起来像燃烧过的火药！阿波罗17号宇航员杰克·施密特称这种月球尘埃引起的症状为“月球花粉症”，在12名登上月球的人中，症状或多或少会出现，有时需要许多天才能稍微缓解。这种“尴尬”状态在登月前也是意料之外的。

阿波罗17号宇航员尤金·塞尔南和他的宇航服被月球尘埃污染。(图片来源:美国航天局)

月球尘埃对“飞向月球”的人员和设备构成了致命的威胁

那么这些飞扬的尘埃粒子是从哪里来的呢？我们知道月球表面覆盖着由岩石碎片和灰尘组成的月球土壤。月球土壤通常有5到10米厚。它是由大量的陨石撞击、宇宙射线和太阳风照射以及大规模的温度变化形成的，这些变化导致了月球地质历史期间月球岩石的热膨胀、冷收缩和碎裂。宇航员在松软的月球土壤上行走，扬起持续了很长时间的月球灰尘。

1969年至1972年间，12名阿波罗号宇航员在月球表面行走，他们的经历促使科学家和工程师对月球尘埃进行了深入研究。今天，人们已经基本了解到，月球尘埃起源于几十亿年来流星对月球表面的猛烈撞击。这种巨大的冲击力在月球表面岩石上产生了大量硅酸盐颗粒，主要由硅酸盐组成。同时，撞击产生的高温也使这些颗粒玻璃化。由于月球的重力只有地球的16.6%，这些粒子可以在月球表面悬浮很长时间。在地球上，经过长期的风和水的侵蚀，表面会变得像微粒一样光滑。然而，月球上没有这种侵蚀，这些粒子尖锐的尘埃边缘可以保持很长时间。

更为严重的是，由于月球表面不受大气保护，太阳风带电粒子流的冲击使尘埃产生静电，静电容易凝聚并吸附在仪器设备和宇航服的表面，难以清除。 

月尘。(图片来源:欧洲航天局)

月球尘埃的影响远不止让宇航员闷闷不乐和打喷嚏几次。这是对登月仪器和设备乃至整个飞机安全的最致命的影响。

科学家们已经发现，覆盖在仪器设备表面的月球尘埃会导致许多故障，包括机械结构粘滞、密封机构故障、光学系统灵敏度降低、部件磨损和热控系统故障。太阳能电池板表面每月收集的灰尘将直接影响太阳能电池的产量。月球尘埃经常以某种神秘的方式进入机械设备，这很容易导致设备过度磨损。例如，在上面提到的阿波罗计划中，样品盒中真空泵的损坏是由拜月灰尘造成的。然而，如果它钻入电子设备，它会沉积在各种部件上，导致难以置信的故障，如散热或设备短路。

为此，宇航员上个月必须花费大量宝贵的时间来清除各种设备表面的灰尘，但是使用刷子来清除灰尘不仅非常困难，而且很容易划伤设备表面。此外，由于月球尘埃颗粒的尖锐边缘，当与宇航员或航天器碰撞时，有可能切割宇航服甚至航天器表面，从而危及宇航员的生命。

此前，一个由十多名科学家组成的国际小组研究了长期暴露于月球尘埃的影响，发现月球尘埃对人类健康构成了巨大威胁。月球尘埃类似于PM10和我们周围空气中的PM2.5粒子，但由于月球尘埃有尖锐的锯齿状边缘，它具有极强的腐蚀性，甚至具有一定的放射性，其危害远远大于地球上类似的粒子。比人类头发丝直径小50倍的月球尘埃颗粒可以在肺部停留几个月。它们停留的时间越长，中毒的可能性就越大。一旦吸入人体肺部，它们可能会导致癌症等严重疾病。 

微小的灰尘能阻止人类探索太空吗？

科学家指出，需要进一步深入研究，以彻底解决月球尘埃造成的危害。对月球尘埃物理性质的研究还表明，如果人类在类似的外层空间环境中着陆，比如火星，他们很可能会遇到类似于月球尘埃的“火星尘埃”问题。因此，月球尘埃处理方案的研究对下一步太阳系类地行星探索具有重要的指导意义。

大约在2016年，波音工程师卡维亚·曼雅普与美国宇航局格伦研究中心的科学家合作，提出了主动和被动除尘的解决方案。主动除尘是一种类似静电除尘的方案，它是将一种特殊结构的纤维织物在一定区域通电后，主动吸附月尘。在模拟环境下，它能吸收附近90%的尘埃粒子。被动除尘是指使用一种特殊的涂层来中和静电颗粒，防止它们在涂层表面积聚。目前，该项目已成功申请专利，但尚未有产品问世。

与此同时，美国航天局的研究人员还开发了一种先进的涂层来解决吸收空气中尘埃粒子的问题，这是美国航天局针对小行星、卫星和火星卫星的环境动态响应计划的一部分。这种涂层由二氧化钛的原子层组成。被称为原子层沉积的先进技术可以用来将二氧化钛涂覆到涂层的干颜料上。二氧化钛和紫外线之间的光化学反应可以消除月球尘埃和类似粒子的影响。

可以预期，在不久的将来，人类科技的进步将会把像月球尘埃这样的粒子对人类未来太空探索的影响降到最低。人们相信，无论什么尘埃都能阻止人类探索太空的步伐。

前题:月球尘埃:人类重返月球的绊脚石？》