月球上的PM2.5咋探测？ 西安市科学家发明“看见月尘”创意设计获一等奖
■记者 张潇
月尘,顾名思义，就是月球上的尘土，但其尖锐和易吸附的特性，一直影响宇航员的健康安全、月球车和载荷的正常工作。如何探测月尘一直是个难题。近日，由国防科工局探月与航天工程中心联合多家单位举办的月球探测载荷创意设计颁奖典礼在中国科技馆举行。中科院西安光学精密机械研究所王乐、白永林团队联合中国科学院地质与地球物理所申报的“CCD图像传感器月尘探测仪”获得一等奖。
安全隐患：影响宇航员健康、月球车运作
据介绍，月尘主要是月球形成过程中，由陨石体反复撞击产生的，其中有晶质颗粒、火成岩碎块玻璃质碎片及微量金属颗粒，这些颗粒一方面非常细小，一方面又像碎玻璃一样坚硬耐磨，容易在自然或人为的因素作用下，被扰动而悬浮在月球表面。月尘会跟着宇航员钻入空间站，在这里，这些长期暴露在辐射中的尘埃很容易被宇航员吸入体内，进而使宇航员呼吸道肿胀、炎症、导致各种患癌几率上升。而在探月活动中，还将对月球探测器产生种种隐患，如黏附在探测表面容易发生渗透，导致密封失效、可以使被附着的光学表面和太阳电池性能下降、引起机械结构卡死、部件磨损等等。
此外，月尘是月表最重要的环境因素，是除人为活动扬起月表的尘埃之外，自然条件下观察到月球晨昏线上空出现神秘的 “辉光”。猜测月球辉光是由于漂浮的月尘散射阳光形成的，但一直没被证实，是阿波罗计划遗留的未解之谜。
设计思路：CCD图像传感，直接看到“月尘”
为探测月表的尘埃环境，并解开月球辉光之谜，王乐、白永林团队和项目组一起提出了一个全新的探测思路，并设计了“CCD月尘探测仪”。
不同于传统的直接探测飞行中的单颗粒月尘，该探测仪是探测月球车和着陆器表面沉降的月尘，统计其大小、数量以及它们随时间的变化。在实现的技术上，采用CCD图像传感器直接记录落在其上的月尘颗粒。微米大小的月尘落在CCD上，在图像上呈现为黑点。因此，CCD月尘探测仪可以直接“看到月尘”，在效果上相当于光学显微镜。根据所记录不同高度的月尘颗粒大小、数量及其随时间的变化，将得到月尘环境参数，反演出月表电场等物理参数，并解开月球“辉光”的世纪之谜。
据了解，月球探测载荷创意设计征集活动是探月工程在取得嫦娥一、二、三号任务的圆满成功后，针对后续月球探测任务，首次面向全国大、中学生和科技爱好者，开放工程资源，征集创意设计。由国防科工局、国家航天局、教育部等单位于2015年12月联合发起，活动共征集了国内257个创意设计项目，经过层层评比，遴选出创新性突出、科普效果好的20个优胜项目，其中一等奖3项、二等奖7项、三等奖10项。
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