《Acta Astronautica》：Electron-beam lunar dust mitigation under solar-like vacuum ultraviolet illumination
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本研究针对月球表面尘埃污染问题，通过模拟太阳VUV辐照环境，首次量化分析了电子束除尘技术在月昼条件下的效能。实验表明，VUV可显著降低电子束启动阈值（偏压从-93V降至-37V），除尘效率从76%提升至95%，清洁时间缩短至9秒，为月球探测尘埃防护提供了重要技术支撑。
月球表面覆盖着细密且具有磨蚀性的月尘，这些直径小于100微米的颗粒在阿波罗任务中曾导致设备故障、宇航服磨损甚至航天员健康问题。由于月球缺乏大气层，太阳辐射中的真空紫外波段会通过光电效应使月尘带电，而传统的地面除尘实验往往忽略这一关键环境因素。澳大利亚国立大学空间等离子体、动力与推进实验室的研究团队在《Acta Astronautica》发表论文，首次将太阳光谱匹配的VUV辐照纳入电子束除尘研究，揭示了太空环境中尘埃清除的新机制。
研究采用混合气体射频等离子体灯模拟115-160纳米波段的太阳光谱，对涂有OPRLJSCN月海模拟尘的Beta-Cloth样本进行三类测试：无VUV的黑暗环境、月球等效VUV通量以及强化VUV通量。通过热发射电子束与VUV的协同作用，利用高速摄像和图像亮度分析量化除尘效率。
4.1 启动阈值
在月球等效VUV条件下，电子束启动偏压从-93V降至-52V，束流密度降低一个数量级；强化VUV下进一步降至-37V，证明太阳VUV可大幅降低除尘能耗。
4.2 除尘效率
无VUV时72秒仅达到76%清洁度，而月球等效VUV在48秒内提升至85%，强化VUV仅需9秒即可实现95%清洁度，且残余粉尘平均粒径从29微米降至6微米。
4.3 残余颗粒分析
显微镜观测显示，VUV辐照能有效清除传统电子束难以去除的小于25微米的细尘，其机制可能与"电荷泵"效应相关，即VUV诱导的光电子与电子束协同增强微腔内的电荷积累。
该研究证实月球昼间的太阳VUV可提升电子束除尘效率，为降低月球任务能耗、优化除尘系统设计提供了关键依据。同时，VUV与电子束的协同作用为极端环境下细尘控制提供了新思路，对未来地外基地建设具有重要应用价值。
