人從未比在太空行走時顯得更為渺小，或更為偉大
語宙
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塵埃的大秘密
美國被稱為「BIG挑戰賽」的「突破、創新和改變遊戲規則」創意挑戰賽（Breakthrough, Innovative and Game-changing /BIG）新一年度主題公布——月塵防護，包括太空飛行器著陸器間的塵埃防護和減少、太空衣防塵能力、外部灰塵清理以及在棲息地內控制月球灰塵。
NASA開展的這項針對大學生的競賽將優選出5到10個團隊。每個團隊獲得高達18萬美元的獎金，用於建造、測試和演示強大的月球降塵或防塵的能力與技術。
▲鼓勵大學生解決月塵問題的競賽（來源：NASA）
來自月亮的禮物是極其珍貴的。20世紀60年代至70年代的阿波羅登月任務期間，只有382公斤巖石被帶回了地球。1978年，中國建交前夕，美國總統卡特的安全顧問布熱津斯基訪華，送給我國領導人一件禮物：僅有1克重的月球巖石樣品。基於這1克樣品，我國科學家開展了針對月球礦物成分、結構構造、化學成分、微量元素、物理性質、產出環境等等的測試和研究。今天，美國芝加哥大學的科學家們，找到了一種通過單一的顆粒物質、也就是一粒月塵分析太空環境的方法。
▲顯微鏡下的一粒月塵
（來源：Jennika Greer, Field Museum）
2012年，美國國會通過一項法律，規定如果太空人在執行太空任務時將「文物」帶回家——例如飛行手冊、個人日誌或丟棄的月球艙碎片——這些物品屬於他們，聯邦政府不會試圖主張其所有權。條款特別指出，這些物品不包括「月球巖石和其他月球材料」。
然而，在地球上視為珍品的月塵，在月球上無疑是太空任務的麻煩製造者。美國土壤科學協會說，1969-1972年的歷次美國阿波羅登月任務，都有一個「骯髒秘密」。田納西大學行星地球科學研究所所長拉裡·泰勒（Larry Taylor）教授總結為：「阿波羅號太空人指出的主要問題是灰塵、灰塵，還是灰塵。」
在說出那句著名的「個人一小步、人類一大步」之後，「登月第一人」阿姆斯特朗（Neil Armstrong）繼續向地面報告：「（月球）表面像黑色的煤粉。你們看，鷹（登月艙）的支架好像陷了進去，實際上它站得很穩……我的腳踏在細細的粉狀砂子上，踩進了二三釐米。月面靴的底、幫和面都粘上了這種粉塵，簡直把靴子染成黑色了。」
他的同伴、阿波羅11號太空人巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）回憶說：「你在月面停留的時間越長，從頭盔到靴子都會被月球灰塵覆蓋得越多。」阿波羅17號指揮官吉恩·塞爾南（Gene Cernan）在執行任務後的技術匯報中表達了類似的想法：「塵埃可能是我們在月球上工作的最大障礙之一。除灰塵以外的其他生理、物理或機械問題，都可以克服。」
▲阿波羅17號太空人Harrison Schmitt月面採樣
工作時，月塵弄髒了太空衣（來源：NASA）
即便返回登月艙，月球物質仍然揮之不去。摘下頭盔和手套，太空人們可以感受到塵埃的粗糙度，聞到、甚至嘗到月亮的味道。這就是所謂的「阿波羅香氣」，太空人對月球氣味的回憶。奧爾德林記得，弄髒太空衣和設備的月塵聞起來「像燒焦的木炭或壁爐裡的灰燼，特別是如果你往上面撒一點水的話。」
阿波羅17號任務的哈裡森施密特（Harrison Schmitt）曾回憶說：「我們每個人對這種氣味的第一印象，就是用過的火藥。」施密特是有史以來第一位在地外星球出現「花粉熱」過敏症狀的患者，他對月塵有明顯反應，導致鼻腔壁軟骨板一度腫脹。
▲阿波羅17號太空人Gene Cernan月面行走返回，
太空衣沾滿月塵（來源：NASA）
▲他脫下太空衣，試圖甩掉惱人的月塵
（來源：NASA）
那麼，月塵究竟特殊在哪裡？月塵顆粒形成於月球表面後期太空風化作用過程，包括長時間的微隕石轟擊和太陽風粒子的破壞。其表面不斷被粉碎和改造，變得鋒利而粗糙，能夠劃傷太空衣、破壞太空飛行器。在阿波羅17號任務中，兩位太空人月球漫步時手臂很難移動，因為灰塵把關節粘住了。月塵的深色表面吸收陽光，會導致電子設備過熱，還可能遮住相機鏡頭，降低技術性能，讓儀器讀數失真。
月球表土中含有的活性粉塵包括二氧化矽、氧化鐵、氧化鈣和其他氧化物（5%）。地球上含有二氧化矽的粉塵，是導致矽肺病的罪魁禍首。當太空人從月球漫步返回、脫掉覆蓋著灰塵的太空衣時，玻璃狀的塵埃顆粒可能會滯留在太空人肺部，帶來健康風險。因此，解決月塵防護問題，對於未來的太空探索至關重要。
NASA戈達德太空飛行中心和馬裡蘭大學的研究人員開發了一種銦錫氧化物（indium tin oxide）塗層，能有效避免帶電月塵在太空飛行器表面堆積。幾塊塗有這種塗層的晶片，已在國際空間站上開展測試。田納西大學設計了一種磁性過濾器，像吸塵器一樣吸出灰塵。更多技術還有待開發，今年的BIG挑戰賽就是鼓勵大學生貢獻智慧的主題競賽。月塵個兒雖小，太空任務事大，孩子們努力吧！
參考文章：
1. 李成智、李建華，《阿波羅登月計劃研究》，北京航空航天大學出版社，2010年4月第1版
2. 李雄耀等，月塵的基本特徵與CLDS1模擬月塵研製，《中國空間科學學會空間生命起源與進化專業委員會與月球科學與比較行星學專業委員會2013年度學術研討會》，2013
3. Alison Klesman，NASA Just Invented a Paint That Blocks Moon Dust From Sticking to Everything，https://www.discovermagazine.com/the-sciences/nasa-just-invented-a-paint-that-blocks-moon-dust-from-sticking-to
4. Soil Science Society of America，NASA’s Dirty Secret: Moon Dust ，www.sciencedaily.com/releases/2008/09/080924191552.htm
5. NASA Seeks BIG Ideas from Universities to Solve a Messy Problem，
https://www.nasa.gov/feature/nasa-seeks-big-ideas-from-universities-to-solve-a-messy-problem/?utm_source=TWITTER&utm_medium=NASA_SLS&utm_campaign=NASASocial&linkId=97467049
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