¿Por qué la NASA usa el almacenamiento de nitrógeno para el regolito lunar?

Hice esta pregunta anteriormente sobre cómo se regulaba el polvo lunar y obtuve una respuesta que decía que :

El ochenta y tres por ciento de ese material permanece sin examinar en el almacenamiento de nitrógeno en el Centro Espacial Johnson (JSC) de la NASA en Houston, dijo Cooper a Space.com por correo electrónico.

Parece que están utilizando el almacenamiento de nitrógeno como método principal para prevenir la humedad, la oxidación y varios otros factores que contaminan las muestras lunares.

Pregunta principal: ¿Por qué eligieron el almacenamiento de nitrógeno en primer lugar? ¿Qué hace que el nitrógeno sea una buena opción para preservar el regolito lunar? ¿Lo haríamos de manera diferente hoy con muestras tomadas ahora (era una limitación de la tecnología en ese momento)?

Pregunta Sub-enfoque (soluciones potenciales de almacenamiento sin nitrógeno): ¿Sería factible tener una bóveda orbital para almacenar estas muestras en futuras misiones, tal vez en LEO, para mantener la integridad de las muestras de superficie en su hábitat de vacío natural? ¿O es posible simular un vacío real y constante aquí en la Tierra en el que almacenarlos dentro de un presupuesto decente?

La manipulación del material en cajas de guantes es mucho más fácil con 1 bar de presión de nitrógeno que con 0 bar de vacío. Hay que ser muy fuerte para mover las manos con guantes a una presión diferencial de 1 bar.
@Uwe hmm, ¿sería eso realmente un factor decisivo? Sin embargo, un punto interesante.
El nitrógeno está disponible en grandes cantidades y es mucho más barato que el helio. A una presión de 1 bar ya temperatura ambiente, nada reacciona con el gas nitrógeno. Las reacciones químicas del nitrógeno requieren mucha más presión y temperatura.
@uwe, ¿así que está descartando la idea del vacío por completo en función de la viabilidad y la rentabilidad? Me pregunto dónde está el límite... ¿dinero? ¿Incapacidad para realizar experimentos? ¿No es necesario porque realizar experimentos/almacenar muestras en un entorno de nitrógeno es esencialmente lo mismo que en el vacío? Una respuesta que extrapole cómo los entornos de nitrógeno son esencialmente iguales a un vacío para estos fines sería suficiente.
@MagicOctopusUrn el vacío absoluto no se puede obtener. Lo que realmente creas es un entorno de menor presión. Más grandes las bombas, más baja la presión. En términos generales, cada factor de aumento de 10 en la velocidad de bombeo significa un factor de 10 menor en la presión, pero nunca se llega a cero. Siempre hay pequeñas fugas (tanto reales como virtuales) y desgasificación. Y si se corta la energía, debe tener cientos de vatios de fuente de alimentación ininterrumpida para mantener el bombeo. Una vez que llega a una ligera sobrepresión de nitrógeno, puede alimentarlo con "nitrógeno doméstico" o una evaporación local de LN2 Dewar mucho más fácilmente.
@Uwe: De hecho, algunos materiales reaccionan con gas nitrógeno a temperatura ambiente y 1 bar. El litio metálico, por ejemplo. No puedo imaginar ningún otro factor que no sea el costo que haría que se prefiriera el nitrógeno sobre el argón.
Una guantera con nitrógeno podría funcionar a una presión ligeramente superior a la presión del aire de la habitación. Si hay una pequeña fuga, no puede entrar aire y, por lo tanto, oxígeno en la caja mientras mantenga la diferencia de presión.
Una respuesta en otro lugar señaló que tres de los contenedores están sin abrir. Dependiendo de qué tan bien sellados estén, es posible que estén a baja presión.
@ user25972 La atmósfera de las lunas, tal como está, está compuesta principalmente de argón (de la descomposición del potasio 40), por lo que contaminar las muestras con una fuente diferente de argón podría ser científicamente más problemático que con nitrógeno limpio y seco.
@SteveLinton: Creo que acabas de dar en el clavo. No deben querer almacenarlo en argón para asegurarse de que ninguno se difunda en la roca para una datación radiológica precisa. Si podemos localizar una fuente para esto, tiene nuestra respuesta.
@SteveLinton la respuesta señaló que "[...] los contenedores retienen un vacío más modesto [pero] nadie sabe con certeza el estado de los sellos hasta que se abren los contenedores". - Fuente .
" Entonces, ¿está descartando la idea del vacío por completo en función de la viabilidad y la rentabilidad? " Esas son respuestas perfectamente razonables.
@RonJohn Nunca dije que no lo fueran, solo estaba verificando.

Respuestas (1)

Hay alguna explicación en " Archivist's Notes #3: Lunar Samples Presently Curated Under Helium " de Judy Allton de 1994 . Primero, una definición: un SESC es el contenedor al vacío que se usa para transportar desde la luna.

En la Bóveda de Muestras Devueltas se mantiene un recipiente grande con tapa de perno conectado a un suministro de cilindro de gas de helio. Este contenedor, conocido como "olla de frijoles", contiene muestras de dos contenedores de muestras ambientales especiales (SESC) recolectados durante el Apolo 15 (el Apolo 15 regresó de la Luna en agosto de 1971). Los SESC se sellaron mediante un sello de indio/filo de cuchillo en la Luna.

Luego, el documento proporciona la justificación para el transporte al vacío y el almacenamiento de nitrógeno:

FUNDAMENTO para la toma de muestras en el SESC: Aún no se encuentra documentación precisa. Sin embargo, el Informe del Grupo de Geoquímica de la Conferencia de Verano sobre Exploración y Ciencia Lunar de la NASA de 1965 ( NASA SP-88 , p. 255) expresó el deseo de ver una cantidad de contenedores de metal más pequeños adecuados para alto vacío usados ​​para devolver muestras en condiciones que se aproximen a las entorno lunar. Deseaban recipientes capaces de contener 10 − 12 torr

FUNDAMENTO para abrir muestras bajo nitrógeno: Ya en 1965, el Informe del Grupo de Geoquímica [citado anteriormente] también especifica el nitrógeno como la atmósfera gaseosa no reactiva más deseable para abrir muestras porque el nitrógeno no interferiría con los análisis de gases nobles en muestras lunares. Posteriormente, cuando se construyó el LRL, se determinó que el vacío era más preferido por personas influyentes debido a la naturaleza desconocida de las muestras lunares. Cuando se hizo evidente que 1) el manejo de las muestras al vacío no era práctico y, de hecho, riesgoso para las muestras cuando el vacío se degradaba repentinamente, y 2) las muestras lunares no reaccionaban violentamente con el nitrógeno, el manejo de las muestras se realizó bajo nitrógeno [entrevistas con Wasserburg, Haskin].

El SP-88 mencionado anteriormente es el informe de 421 páginas de un gran taller de 1965 donde una amplia gama de disciplinas científicas discutieron los detalles prácticos de la exploración lunar. No hay un resultado de consenso que pueda ver sobre el almacenamiento, solo muchas recomendaciones. Probablemente dependió de esos "individuos influyentes" en la cita anterior para resolverlo todo...

La NASA utiliza una serie de enfoques para almacenar muestras, no solo nitrógeno.

Allton continúa:

15012 y 15013 se llevaron a la Universidad de California Berkeley para abrirlos en la sala limpia orgánica de UCB bajo helio el 31 de marzo de 1972. En Berkeley se abrieron los SESC y de cada uno se asignaron 5 asignaciones para análisis de nitrógeno y varias alícuotas de reserva para ser almacenadas por el curador. estaban preparados.

FUNDAMENTO para abrir muestras de SESC en helio: "... para que algunas muestras lunares no contaminadas por nitrógeno terrestre estén disponibles para su análisis..." Se prefirió el helio entre los gases distintos del nitrógeno debido al precio y la fácil disponibilidad.

Pero eso no se hacía tan a menudo:

En el momento del Apolo 17, LSAPT decidió abrir los SESC en nitrógeno ya que no había demanda de muestras abiertas en helio. [notas sobre las actas de LSAPT adjuntas].

El documento continúa con imágenes de los contenedores de muestra y más documentación.

Abrir muestras en helio he-4 sería un problema al buscar he-3 en las muestras.
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