太空人登月成「行走的高壓電容器」　NASA懸賞15萬美元破解靜電危機

記者蕭惟珊／編譯

NASA近期發起「月球接地挑戰」（Lunar Grounding Challenge），希望尋找能讓登月太空人在返回登月器前安全釋放累積電荷的技術方案，避免太空人宛如「行走的高壓電容器」（walking, high voltage capacitor），因放電產生電弧，威脅太空衣、登月器甚至太空人安全。

這項挑戰總獎金達15萬美元，提案截止日期為1月15日。NASA希望透過產業及技術團隊提出創新設計，解決未來阿提米絲（Artemis）登月任務可能面臨的靜電放電問題。

月球沒有插座可以「接地」　太空衣可能累積大量電荷

在地球上，物體累積的靜電通常可以透過接地等方式釋放，但月球環境截然不同。模擬結果顯示，太空人在月球表面活動時，太空衣可能因「摩擦起電」（tribocharging）與「電漿充電」（plasma charging）逐漸累積電荷。

摩擦起電是兩種材料接觸、摩擦或分離時產生的電荷轉移；電漿充電則與周遭帶電粒子環境有關。在月球特殊的太空環境下，這些效應可能使太空衣與周遭設備之間形成顯著電位差。

到了月球陰影區域，尤其是陽光長期無法照射的「永久陰影區」（Permanently Shadowed Regions，PSRs），還可能進一步惡化。

NASA指出，在這些區域中，電子與離子的環境差異可能使太空衣累積大量負電荷。當一名帶有高度負電荷的太空人完成月球表面活動，準備返回帶有些微正電荷的月球著陸器時，兩者之間的電位差就可能帶來風險。

碰月球著陸器可能瞬間放電　電弧恐損傷太空衣與設備

NASA指出，電弧可能損傷太空衣、造成太空人觸電，甚至影響月球著陸器上的關鍵電子設備。若放電發生在具有富氧環境的太空船內部，電火花還可能增加火災風險。（據報導，2018 年的一場火星模擬任務就曾因組員遭遇電力問題而中斷，因此這類問題並非前所未見。）

月塵讓問題更麻煩　電弧甚至可能「跳得更遠」

這項工程挑戰還有另一個難纏角色——月塵。

月球表面的細微塵埃不僅容易附著在太空衣上，也可能改變放電行為。NASA表示，在月塵懸浮或大量附著於太空衣的環境中，電弧可能跨越比乾淨真空環境更大的距離。

NASA要求相關技術必須兼顧低質量、小體積及低功耗，同時還得承受月球表面劇烈的溫度變化。設備也不能只是一次性使用。依挑戰規範，相關技術必須能支援最長10天任務期間內最多4次艙外活動（Extravehicular Activity，EVA），也就是俗稱的「月球漫步」。

NASA尋找月球版「安全放電」技術

該挑戰賽將分為多個階段，包括概念設計、與評審討論後的概念優化，以及最終評選。NASA目前尚未公布這項靜電防護技術實際投入太空人任務的目標時間，但若計畫順利，該機構正著手打造一個供太空人執行任務的長期月球基地，預計將在 2030 年代大致準備就緒。

資料來源：SPACE.COM