危险的月球尘埃

甘红

地球上，尘埃就像空气一样无处不在。久未清理的桌面上，静止的尘埃；射入房间的光路中，扰动的尘埃；汽车行驶过后空气中，飞扬的尘埃。除了这些看得见的尘埃，还有看不见的尘埃。比如，我们耳熟能详的PM2.5，能够吸附各种病毒细菌，并通过呼吸系统进入人体内部，危害人体健康。

不仅仅是地球，宇宙中也存在无尽的尘埃。比如，未聚集成星体的宇宙尘埃，可与星际空间的气体结合成绚丽多彩的云雾状天体，我们将之形象地称为“星云”。又如，太阳系内的“沙漠行星”火星，火星尘暴可持续三个多月，从地球上望去，就像一个暗红色的灯笼。月球，是距离地球最近的天体。月球上，万籁俱静，了无生机，但上个世纪中叶，美国勘测者和阿波罗等系列任务均拍摄到了月球地平辉光（图1）。月球表面为超高真空环境，阳光直射月表，没有光的反射、折射，看不到蓝天，也不可能有类似朝霞或晚霞的自然现象。研究证实，这种地平辉光是由于静电悬浮的尘埃散射太阳光而形成。

不同于地球土壤的形成，在月表缺乏空气、水、生命活动的条件下，月球土壤主要通过陨石和微陨石撞击、宇宙射线和太阳风粒子轰击、大幅度昼夜温差导致岩石热胀冷缩破碎三种过程共同作用而形成。其中，细粒的部分，我们称为“月尘”。月尘的粒度分布范围很广，通常在纳米至微米级别。这些细小的尘埃在月面静电场排斥、（微）陨石轰击、探测器着陆、月球车行走等自然因素或人为因素作用下发生迁移，给人类月球探测任务带来了严重威胁。

阿波罗16宇航员约翰·扬认为，月尘是人类重返月球过程中的头号问题。阿波罗17宇航员尤金·塞尔南也曾说，“我认为月尘是我们在月球上的最大障碍之一，我们能够克服其他生理、物理和机械的问题，但是难以克服月尘带来的问题”。尽管宇航员返舱之前已经尽力清除了月尘，但仍有大量的尘埃进入登月舱，漂浮于舱内，散发出一种特殊的刺鼻性味道，类似于火药味。宇航员脱下头盔后，这些漂浮的尘埃导致他们眼睛、喉咙和肺部刺痛，出现了咳嗽、打喷嚏症状，部分宇航员甚至出现了过敏反应，体内嗜曙红细胞和嗜碱血细胞增加。科学家曾利用小老鼠开展了月尘毒性评估实验，样品为阿波罗16月壤样品中分离的月尘，实验证实月尘的毒性强于TiO2，而弱于SiO2。

登月舱外，月尘带来的问题不胜枚举，主要有：（1）视觉阻碍：登月舱着陆过程中，尘埃弥漫，月面能见度特别糟糕。阿波罗12着陆时登月舱的一只脚还因此落入一个小的撞击坑内。（2）污染表面：尘埃很容易粘附到各种表面，比如宇航服、光学镜头等。阿波罗12宇航员不得不多次清洁摄像机镜头。（3）部件磨损：月尘具有很强的磨蚀性。阿波罗16任务中氧气表表面被月尘磨损而影响读数；阿波罗17宇航员哈里森？斯密特的头盔面罩被尘埃刮花，不能多个方向观察。（4）机构卡死：尘埃易堵塞孔洞缝隙，导致月球车运动系统发生故障，或使宇航服的拉链、关节处发生卡死等。阿波罗11任务中传送照相设备时，传送带阻塞；阿波罗12任务中，取样器铲和取样器卡死，难以分离。（5）散热性能退化：尘埃附着在散热器表面，导致散热性能下降，严重时设备灵敏度下降。阿波罗16月球车在向11/12号目的地行进过程中由于电池板温度过高甚至发生报警。（6）密封失效：月塵像碳粉一样粘附在宇航服上，关节和手套口等位置反复摩擦破损，导致宇航服发生漏气。阿波罗12宇航员皮特？康拉德的宇航服在第二次月面活动后气压漏损率达到0.25 psi/min，非常接近宇航服安全极限，差点威胁宇航员的生命安全。

干燥的月球，弥漫的尘埃，对未来的月面作业有强的破坏作用，甚至威胁着宇航员的生命健康，未来人类重返月球还得多备几把厉害的“鸡毛掸子”！