Bettersizer S3 Plus mide el tamaño y la forma de las muestras lunares devueltas por la misión Chang'E-5

El 17 de diciembre de 2020, Chang'E-5 aterrizó sano y salvo con muestras lunares. La misión se completó con éxito, trayendo de vuelta un total de 1.731 gramos de muestras de roca y suelo lunares.

Figura 1. Imágenes de la cámara in situ del lugar de muestreo de la misión Chang'E-5 antes y después de la excavación.

El 12 de julio de 2021, el Laboratorio Qian Xuesen de la Academia China de Tecnología Espacial obtuvo el primer lote de muestras lunares expedido por la Administración Espacial Nacional y realizó investigaciones sobre el tamaño, la morfología y la composición de las muestras. El 19 de octubre de 2021, la Academia China de Ciencias publicó los resultados de la investigación de las muestras de la investigación científica lunar Chang'E-5, la investigación fue dirigida independientemente por científicos chinos. Se utilizó el analizador láser de tamaño y forma de partículas Bettersizer S3 Plus como principal equipo de análisis y se completó con éxito la tarea.

Figura 2. Conferencia de lanzamiento del primer lote de muestras de investigación científica lunar

Figura 3. El analizador láser de tamaño y forma de partículas Bettersizer S3 Plus Analizador láser de tamaño y forma de partículas Bettersizer S3 Plus

El estudio de las propiedades físicas y químicas del suelo lunar tiene una enorme importancia para la exploración de la Luna y la utilización de los recursos lunares. La detección de la granulometría y la distribución del suelo lunar es de gran ayuda para el ser humano a la hora de comprender la Luna. La existencia de aglomeración de partículas refleja la existencia de recursos hídricos en la Luna, y los resultados de la distribución también pueden utilizarse para inferir los fenómenos naturales de la Luna, como la inyección de viento solar, los impactos meteorológicos o micrometeorológicos y la meteorización. Midiendo la información sobre la forma y el tamaño de los granos del suelo lunar en diferentes lugares, se pueden estudiar las causas de la diferente topografía de la Luna. El laboratorio de Qian Xuesen utilizó Bettersizer S3 Plus para medir la forma y la distribución del tamaño de las partículas de la muestra. Bettersizer S3 Plus es una combinación de difracción láser y análisis dinámico de imágenes. Ambas tecnologías se complementan para ampliar el alcance del análisis, realizar mediciones precisas del tamaño de las partículas de muestras milimétricas, micrométricas e incluso nanométricas, y también permiten a los investigadores conocer bien la forma de las partículas.

'Las distribuciones de tamaño y forma de las partículas de CE-5 LR se midieron mediante el difractómetro láser Bettersizer S3 Plus acoplado a un analizador de imágenes. El difractómetro láser con una longitud de onda de luz de 532 nm podía analizar tamaños de partículas entre 0,01 y 3500 µm. Mientras que las imágenes de las partículas se registraron y analizaron en el intervalo de tamaños de 2-3500 µm' (Science China) Este artículo se publicará en marzo de 2022.

Figura 4. Sistema de difracción láser + imagen dinámica dos en uno (tecnología patentada de Bettersize)

Según los experimentos, el suelo lunar tiene una amplia gama de distribución de tamaños de partículas, con partículas pequeñas que alcanzan 0,31 μm y partículas grandes que alcanzan 515,70 μm. De acuerdo con el diagrama de distribución acumulativa del tamaño de partícula, los valores típicos de tamaño de partícula comúnmente utilizados en el análisis del suelo: D10, D30, D50 y D60 son 4,75±0,39 μm, 24,34±0,91 μm, 55,24±0,96 μm y 71,87±0,89μm. La amplia distribución de tamaños de las muestras de suelo lunar se puede observar a partir del diagrama de distribución de frecuencia del tamaño de las partículas, y la distribución del tamaño de las partículas tiene una forma continua. La imagen tomada por la cámara CCD de alta velocidad equipada en Bettersizer S3 Plus muestra que los granos del suelo lunar tienen una forma uniforme, con una circularidad media de 0,875, y sólo alrededor del 10% de las partículas tienen una circularidad inferior a este valor.

Este resultado es diferente de los resultados de las mediciones anteriores de las muestras de suelo lunar traídas por el programa Apolo. La razón de la diferencia está en el método de clasificación: las muestras de suelo lunar del Apolo utilizaban un método de tamizado basado en la calidad. De 2008 a 2010, se utilizó el método láser para analizar de nuevo las muestras de suelo lunar Apolo, y el resultado del diámetro medio fue de 66,47-30,05 μm, que se acerca más al resultado de Bettersizer S3 Plus. Bettersizer S3 Plus tiene un efecto de dispersión más fuerte sobre las muestras, evita el posible fenómeno de aglomeración del método de cribado, y no causará daños ni pérdidas a las valiosas muestras, y los resultados son más intuitivos y fiables.

Figura 5. Forma y distribución del tamaño de las partículas de la muestra lunar CE5C0400. (a) Imágenes representativas de partículas individuales mediante difracción láser; (b) distribución de circularidad con tamaños comprendidos entre 15,0 y 438,2 µm; (c) distribución porcentual de volumen; (d) perfil de volumen acumulado mediante difracción láser.

Tabla 1 Propiedades físicas básicas de la muestra lunar CE5C0400 devuelta por la misión Chang'E-5

Bettersizer S3 Plus ha realizado muchas otras contribuciones destacadas a la investigación del suelo lunar, y su tecnología combinada de láser e imagen proporciona asistencia para la investigación en laboratorio. El laboratorio de Qian Xuesen utilizó suelo lunar simulado para verificar la precisión del instrumento. Los resultados experimentales de la forma y el tamaño de las partículas fueron precisos y fiables, y los resultados analíticos proporcionados por el instrumento son de gran referencia. Por lo tanto, el laboratorio de Qian Xuesen siguió eligiendo los instrumentos de Bettersize para estudiar el tamaño y la morfología de las muestras reales de suelo lunar precioso.

Al otro lado del planeta Tierra, el Instituto de Ciencias Medioambientales y de la Tierra de la Universidad de Munich, en Alemania, también utilizó instrumentos Bettersize para el análisis y la investigación del suelo lunar. Los resultados del Bettersizer S3 Plus también recibieron grandes críticas por parte del laboratorio.

Figura 6. El Bettersizer S3 Plus actualmente en servicio en el Instituto de Medio Ambiente y de la Tierra de la Universidad de Munich, Alemania

Muchos proyectos internacionales de investigación científica de vanguardia utilizaron el analizador láser de tamaño y forma de partículas Bettersizer S3 Plus para la investigación de proyectos y para analizar muestras poco comunes. Bettersize Instruments seguirá mejorando su tecnología en el futuro y ayudando a la industria aeroespacial nacional e internacional a alcanzar un nivel superior con una calidad de producto superior.

Para más información sobre la misión Chang'E-5, visite https://bit.ly/3oF00YE
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