Микроволновые плазменные имитационные эксперименты по осаждению лунной пыли на пластины металлов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены экспериментальные результаты по осаждению заряженных частиц, имитирующих левитирующую пыль реголита (пылевую плазму) на Луне, на металлические пластины. Эксперимент основан на аналогии физико-химических процессов, развивающихся в реголите при микроволновом разряде, возбуждаемом излучением мощного гиротрона, в лабораторном эксперименте в порошке реголита (лунной пыли) с процессами, которые происходят на Луне при бомбардировке ее поверхности микрометеоритами. Исследуется воздействие левитирующего облака пыли на пластины из молибдена и тантала. Результаты сравниваются с экспериментом по воздействию пыли на пластины из нержавеющей стали. Показано, что на пластины металлов (размер которых составляет 10 мм × 40 мм) осаждаются частицы пыли в виде сфероидов различной величины. Распределение этих частиц по размерам и химический состав покрытия соответствовал лунному реголиту. Установлено, что на равномерность осаждения пыли возможно повлиять, произведя предварительную обработку пластин металлов с помощью низкотемпературной плазмы прямого пьезоразряда. Продемонстрировано, что полученная в лабораторных условиях левитирующая пыль (ансамбли заряженных частиц реголита) может быть использована для имитационных экспериментов для изучения модификации поверхности разных материалов и разработки способов очистки космической техники в условиях лунных экспедиций.

Об авторах

Н. Н. Скворцова

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: lhdlhd81@mail.ru
Россия, Москва

Е. В. Воронова

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва

Н. С. Ахмадуллина

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

Н. Г. Гусейн-заде

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва

Е. М. Кончеков

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва

Л. В. Колик

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва

В. В. Качмар

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва

Д. В. Малахов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва

А. А. Сорокин

Институт прикладной физики РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Нижний Новгород

В. Д. Борзосеков

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва

В. Д. Степахин

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва

О. Н. Шишилов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; МИРЭА – Российский технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mukudori@mail.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

Список литературы

  1. год. “Луноход-2” начал работу на Луне [Электронный ресурс] / Роскосмос. Режим доступа: https://www.roscosmos.ru/24543/ (дата обращения 06.06.2022)
  2. Rennilson J.J., Criswell D.R. Surveyor Observations of Lunar Horizon-Glow. Moon 1974, 10, 121.
  3. Berg O.E., Wolf H., Rhee J. Lunar Soil Movement Registered by the Apollo 17 Cosmic Dust Experiment. In Interplanetary Dust and Zodiacal Light; Elsässer H., Fechting H. / Eds. Lecture Notes in Physics; Springer: Berlin. Heidelberg, Germany, 1976. V. 48. P. 233.
  4. Зеленый Л.М., Попель С.И., Захаровa А.В. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 5. С. 441.
  5. https://www.nasa.gov/mission_pages/apollo/videos (https://www.youtube.com/watch?v=NRqHubCtKmE&t=25s) (дата обращения 09.09.2022).
  6. Довгань В.Д. Лунная одиссея отечественной космонавтики. Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального ун-та, 2015. 307 с. https://ours-nature.ru/lib/b/book/807583493/14 (дата обращения 06.06.2022)
  7. Lee L.-H. // J. Adhes. Sci. Technol. 1995. V. 9. P. 1103.
  8. Walton O.R. Adhesion of Lunar Dust; Scientific Report of NASA CR-2007-214685; Glenn Research Center: Cleveland, OH, USA, 2007. 48 p. Available online: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20070020448/downloads/20070020448.pdf (accessed on 1 September 2021).
  9. Захаров А.В., Зеленый Л.М., Попель С.И. Лунная пыль: свойства, потенциальная опасность // Астрономический вестник. 2020. Т. 54. № 6. С. 483.
  10. Флоренский К.П., Базилевский А.Т., Николаева О.В. Лунный грунт: свойства и аналоги / Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского. 1975. 50 с.
  11. Graf J.C. Lunar Soils Grain Size Catalog, Reference Publication 1265, NASA, 1993. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19930012474/downloads/19930012474.pdf (дата обращения 06.06.2022)
  12. Morris R.V., Score R., Dardano C., Heiken G. Handbook of lunar soils 1983 https://curator.jsc.nasa.gov/lunar/catalogs/other/lunar_soils_catalog.pdf (дата обращения 06.06.2022)
  13. Слюта Е.Н. // Астрономический вестник. 2014. Т. 48. № 5. С. 358.
  14. Попель С.И., Голубь А.П., Лисин Е.А. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2016. Т. 103. Вып. 9. С. 641.
  15. Мохов В., Горностаева Т.А., Карташов П.М., Рыбчук А.П., Богатиков О.А. // Доклады академии наук. 2019. Т. 487. № 2. С. 198. https://doi.org/10.31857/S0869-56524872198-202
  16. Попель С.И., Голубь А.П., Зеленый Л.М., Хораньи М. // Письма в ЖЭТФ. 2017. Т. 105. Вып. 10. С. 594.
  17. Попель С.И., Голубь А.П., Захаров А.В., Зеле-ный Л.М. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 3. С. 219.
  18. Семкин Н.Д., Видманов А.С. // Вестник Самарского гос. аэрокосмического ун-та. 2013. № 2(40). С. 164.
  19. Сёмкин Н.Д., Калаев М.П., Телегин А.М. // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2011. № 7(31). С. 9–16.
  20. Семкин Н.Д., Воронов К.Е., Пияков А.В., Пия-ков И.В. // Приборы и техника эксперимента. 2009. № 4. С. 159. http://naukarus.com/imitatsiya-mikrometeoritov-s-pomoschyu-elektrodinamicheskogo-uskoritelya
  21. Пияков А.В. (RU), Воронов К.Е. (RU), Сухачев К.И. (RU), Видманов А.С. (RU), Семкин Н.Д. (RU) Патент RU 2532688 “Инжектор заряженных пылевых частиц” подача заявки: 2013-05-07, публикация патента: 10.11.2014. https://findpatent.ru/patent/253/2532688.html
  22. Скворцова Н.Н., Степахин В.Д., Малахов Д.В., Колик Л.В., Кончеков Е.М., Образцова Е.А., Соколов А.С., Сорокин А.А., Харчев Н.К., Шишилов О.Н. Патент РФ № 2727958. “Способ получения облака заряженных частиц”. Дата подачи заявки 10 июля 2019 г. Дата публикации 28 июля 2020 г. https://findpatent.ru/patent/272/2727958.html
  23. Skvortsova N.N., Maiorov S.A., Malakhov D.V., Stepakhin V.D., Obraztsova E.A., Kenzhebekova A.I., Shishilov O.N. // JETP Letters. 2019. V. 109. № 7. P. 441. https://doi.org/10.1134/S0021364019070130
  24. Mouritz M.A. Introduction to Aerospace Materials. Cambridge: Woodhead Publ., 2012. 621 p.
  25. Skvortsova N.N., Stepakhin V.D., Sorokin A.A., Malakhov D.V., Gusein-zade N.G., Akhmadullina N.S., Borzosekov V.D., Voronova E.V., Shishilov O.N. // Materials 2021. V. 14. 6472. https://doi.org/10.3390/ma14216472
  26. Batanov G.M., Borzosekov V.D., Golberg D., Iskhako-va L.D., Kolik L.V., Konchekov E.M., Kharchev N.K., Letunov A.A., Malakhov D.V., Milovich F.O., Obraztso-va E.A., Petrov A.E., Ryabikina I.G., Sarksian K.A., Stepakhin V.D., Skvortsova N.N. // J. Nanophoton. 2016. V. 10. 012520.
  27. Соколов А.С., Малахов Д.В., Скворцова Н.Н. // Инженерная физика. 2018. № 11. С. 3.
  28. Колик Л.В., Харчев Н.К., Борзосеков В.Д., Малахов Д.В., Кончеков Е.М., Степахин В.Д., Гусейн-заде Н.Г., Богачев Н.Н. Патент RU 181459 U1 Генератор низкотемпературной плазмы. Дата публикации: 16.07.2018.
  29. Artem’ev K.V., Bogachev N.N., Gusein-zade N.G., Dolmatov T.V., Kolik L.V., Konchekov E.M., Andreev S.E. // Russian Physics Journal. 2020. V. 62. № 11. P. 2073.
  30. Качмар В.В., Мошкина К.Г., Борзосеков В.Д., Скворцова Н.Н., Сорокин А.А. // Прикладная физика и математика. 2021. № 3. С. 11. https://doi.org/10.25791/pfim.03.2021.1198
  31. Kachmar V.V., Moshkina K.G., Borzosekov V.D., Soro-kin A.A., Skvortsova N.N. // Journal of Physics: Conference Series.2021. 2036. 012030 https://doi.org/10.1088/1742-6596/2036/1/012030
  32. Korolev V.Yu., Skvortsova N.N. // 17th International Workshop “Complex Systems of Charged Particles and their Interactions with Electromagnetic Radiation” 2019. P. 32.
  33. Gorshenin A.K., Korolev V.Yu, Zeifman A.I. // Mathematics 2020. V. 8. 1409. https://doi.org/10.3390/math8091409
  34. Zakharov A.V., Popel S.I., Zelenyi L.M. // 9th Intern. Conf. Physics Dusty Plasmas (ICPDP 2022). P. 127.

Дополнительные файлы


© Российская академия наук, 2023