本报记者 郭诗梦

访谈嘉宾

西安电子科技大学机电工程学院教授 王卫东

西安电子科技大学机电工程学院博士 王晓

10月29日，在神舟十九号载人飞行任务新闻发布会上，中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强表示，锚定2030年前实现中国人登陆月球的目标，国家正在全面推进各项研制建设工作。

皎洁的月亮，自古以来便是许多人心中的向往。近年来，随着中国航天技术的飞速发展，人们逐步揭开了月亮的神秘面纱。

然而，在探索月球的进程中，鲜为人知的是，看似微不足道的月尘成了阻碍人类探索月球的空间环境因素之一。月尘防护也成为探月工程中保护探测设备及宇航员生命健康必不可少的工作。近日，西安电子科技大学机电工程学院教授王卫东团队针对月尘防护提出了新的应对技术，相关研究成果发表在国际知名期刊ACS Applied Materials&Interfaces上。

如何为探月设备“防尘”？10月31日，记者对该团队成员进行了专访。

问：月尘防护为什么非常必要？

王晓：月尘指月球上的尘埃，是非常细小的硅酸盐颗粒，通常是月球岩石在长期受到微陨石撞击、太阳风和宇宙射线照射后形成。月尘颗粒大多在几十微米至几百微米之间，肉眼几乎难以看到。这些颗粒虽然很小，但陨石撞击产生的高温令它们玻璃化，粗糙、锋利且带电。因此，它们极易附着在探月设备和宇航员的太空服上，对设备的运行和宇航员的健康构成威胁。

这些细小且锋利的月尘很容易渗入机械设备的缝隙和轴承中，并不断累积，致使摩擦增加、磨损加剧，从而导致设备运转困难。月尘不仅会导致探月设备机械系统失效，还会引发热控系统失效、带来光学表面污染。而热控系统主要是用来调节航天器的温度以确保设备正常工作的，在月球表面任务中至关重要。

此外，月尘会覆盖航天器的表面，尤其是散热器等关键部位，阻止热量辐射，从而导致航天器过冷或过热，影响任务正常进行。月尘还会附着在光学镜头或太阳能电池板上，导致成像质量下降，影响数据采集精度，阻挡电池板吸收太阳光，从而引发电力供应不足。

问：月尘会对宇航员的生命健康产生哪些威胁？

王晓：月尘对宇航员身体的危害主要涉及呼吸系统、皮肤和眼睛等。由于月尘颗粒极小，容易被宇航员吸入，长时间接触可能引发呼吸道刺激、肺部炎症，甚至影响肺功能。此外，月尘成分复杂，可能对皮肤造成刺激，导致过敏反应、皮疹或瘙痒，长期接触还可能导致皮肤损伤。干燥、锋利的月尘颗粒还可能导致宇航员角膜损伤。

在长期的太空任务中，尘埃的不断干扰和清理工作还可能会给宇航员增加心理负担，影响宇航员的情绪和心理健康。更重要的是，月尘进入体内难以排出，有可能会引发各种器官和系统的慢性病。

问：当下的月尘防护技术主要有哪些？

王卫东：现在的月尘防护主要有主动防尘和被动防尘两种。主动防尘技术需要依赖外部能源，比如用电力、机械力来减少或去除尘埃附着，通常通过控制系统或机械设备进行操作。但月球上的能源资源非常有限，且储存和生成能量的成本极高，所以一般都不采用主动防尘技术。

与主动防尘技术相比，通过改变材料表面结构、选择具备自清洁特性的材料或是给设备涂覆一层具有防尘特性的材料等方式更适合月球环境。这种不依赖于外部能源的技术被称为被动防尘技术。被动防尘技术因高效、长期可靠且不需要能源支持，成为应对月球尘埃挑战的重要途径。

问：团队是如何在月尘防护领域进行创新的？

王晓：目前，我们主要是在被动防尘技术方面进行创新。

铝作为一种金属材料，因具备轻量、高强度、耐腐蚀等特点，在航空航天、机械制造、电子设备和探测器等领域被广泛应用。我们团队也是在铝基表面微结构上动起了脑筋。

为了让月尘不容易附着在铝的表面，经过前期大量的文献调研及反复的预实验，我们发现使用纳秒激光刻蚀方法，可以在铝基表面构筑出多层次微结构。采用这种策略的铝基表面能有效地降低月尘的黏附作用。

在加工过程中，我们通过调整激光能量密度，生成不同深度和大小的刻蚀坑洞或隆起，控制脉冲频率及持续时间。短脉冲时间和高频率有助于生成精细的纳米级结构，而低频率和长脉冲则适合形成较大的微米级结构。

在不断调整线间距进行预实验的过程中，我们发现80微米线间距制备出的铝基表面与灰尘颗粒的接触面积最小、接触轮廓最短、防尘效果最佳。于是，我们提出了快速、可大面积制备的“纳秒激光刻蚀表面防尘技术”，用于月尘防护。

问：团队在科研上有什么进一步打算？

王卫东：后续，我们将针对这一技术继续开展大量的工程验证与评估，使其成为航天器表面防护备选方案之一，将其应用在月球车表面、热控设备表面、机械结构表面及太阳能电池板表面等，在月球探索中为人类提供更多的便利和安全保障。

来源：陕西日报2024年11月5日09版