在美國國家航空航天局（NASA）位於休斯敦的約翰遜航天中心深處，散落着一系列被工作人員戲稱為「髒實驗室」（dirty labs）的工作坊。
走進這裏，穿過迷宮般的走廊、巨大的機庫和幽閉的房間，你會發現灰塵無處不在：培養皿、試管、盒子、大桶、中庭以及板條箱裏，無一倖免。
在一間堆滿儲存容器的無窗房間裏，一個巨大的半透明盒子被撬開，露出了一片灰黑色的微型沙漠，裏面鋪滿了極細的粉末。研究人員邀請我將未戴手套的手伸入其中。
這種粉末摸起來像爽身粉，但粘性強得多，密度也大得驚人。在裏面「游」了幾秒鐘後，我抽出了手，發現它已經被完全覆蓋。無論怎麼甩手、搓手，都無法抖落這些粉末。這種感覺完全陌生。
而這正是關鍵所在：這是對真實月球塵埃近乎完美的模擬，它是由玄武岩——一種火山岩——粉碎而成的。
月球表面是一片沙漠，形成於數十億年前的熔岩噴發。自月球冷卻以來，其火山岩和玻璃幾乎不斷地被微隕石撞擊粉碎，形成了一層由自由漂浮的超細塵埃顆粒組成的薄霧。
「它非常、非常鋒利。它令人抓狂，會讓人焦躁不安。它無孔不入。」約翰遜航天中心的塵埃緩解研究員艾米·弗里茨（Amy Fritz）說。
當受到輕微攪動或輻射照射時，這些塵埃會帶上電荷，這意味着它不僅能懸浮在月球表面上方，還非常喜歡「粘」在太空人身上。
「這非常不方便。」說「不方便」其實是輕描淡寫了。
約翰遜航天中心（Johnson Space Center）的減塵研究員艾米·弗里茨（Amy Fritz）在一個佈滿灰塵的熱真空室中，將模擬的月球塵埃倒入床盤中，用於測試硬件。｜美國國家地理圖片集
這一把模擬月塵的微粒吸附在我的手上，生動地揭示了月壤最棘手的難題——它幾乎能粘附在任何接觸到的物體上。｜美國國家地理圖片集
在阿波羅時代，月球塵埃被吸入太空人的肺部，導致他們患上了一種被稱為「月球花粉熱」（lunar hay fever）的呼吸道疾病。所有東西聞起來都像燒焦的火藥，他們還會打噴嚏，並伴有持續的鼻塞。
阿波羅17號的指令長吉恩·塞爾南（Gene Cernan）尤其厭惡這些月球碎屑。「它似乎就住在航天器的每一個角落和縫隙里，以及你皮膚上的每一個毛孔里。」他曾經這樣評價。
1971年阿波羅15號任務期間，指令長大衛·R·斯科特（David R. Scott）的宇航服上沾滿了月球塵埃。｜美國國家地理圖片集
這些塵埃腐蝕了救生設備，從真空密封件到宇航靴無一倖免。「三天後，他們的宇航服就開始散架了。」約翰遜航天中心的航天技術研究員阿納斯塔西婭·福特（Anastasia Ford）說。太空人們曾被配發刷子來清掃灰塵，但事實證明這不僅無益，反而更成問題。
刷子不僅會被堵塞，而且刷的動作會使灰塵帶電，從而增強其粘附性。「你該如何清潔你的清潔工具呢？」弗里茨問道。
近年來，在約翰遜航天中心眾多「髒實驗室」——包括實驗性的月球開發和測試設施——工作的人員，已經以令人恐懼的細節揭示了月球塵埃對未來任務和太空人構成的全部風險。
科學家們將航天設備放入專門設計的艙室中，以重現月球表面的條件——這是一個極端惡劣的真空環境，溫度範圍從121攝氏度到零下零下196攝氏度不等。
當我放入手中的那種模擬塵埃被泵入該環境時，無論是攝像系統還是太空人的手套，設備都會被徹底「吃掉」。就好像它們正在遭受微觀太空食人魚的攻擊。
因此，找出如何保護太空旅行者免受月球塵埃侵害的方法，是NASA的首要任務之一，這也就不足為奇了。通過阿爾忒彌斯計劃（Artemis program），該航天局希望在月球南極建立永久存在。
如果在沒有任何防塵保護的情況下將探險者送往那裏，可能會是一個致命的錯誤：他們的太陽能電池板和電線會被啃壞，下一代月球車會發生故障，宇航服也會失效。最壞的情況下，太空人可能會因此喪生。
月球塵埃確實如此危險。「想像一下，你有一整箱玻璃瓶。還有一把大錘。你在壁櫥里把它們砸成碎片。然後你拿一個吹葉機。」NASA靜電與表面物理實驗室的首席科學家查爾斯·布勒（Charles Buhler）說。月球塵埃就是那樣的。「你必須保護自己免受其害。」
幸運的是，NASA正在努力研發一種聽起來非常科幻的解決方案，以將塵埃從幾乎任何表面上彈開。
以電除塵
在為阿爾忒彌斯任務做準備時，NASA的研究人員一直在想方設法快速清除太空人及其裝備上的月球塵埃。
弗里茨說，一種模仿壁虎皮膚的太空時代「粘毛滾筒」目前正在測試中，此外還有使用氣體噴射器將灰塵從表面吹走的工具。
但目前為止，最有前景的是甘迺迪航天中心的一個原型機。它被稱為電動防塵盾。它可以分層覆蓋在或編織進幾乎任何物體上。
它的電極實際上是透明的。只需輕輕一按開關，粘附在上面的任何月球塵埃都會被噴射到太空中。
這種透明的防塵盾「有着悠久的歷史」，布勒說。早在1967年，科學家們就開發了靜電簾的概念——一種利用月球塵埃的靜電特性來對抗其自身的帶電面紗。當帘子經過帶正電的塵埃顆粒時，其帶負電的表面會吸引它們，就像纖維磁鐵吸起鐵屑一樣。
多年來，通過美國和日本研究人員的合作，這一概念不斷發展，並最終進入了甘迺迪航天中心的靜電與表面物理實驗室，該實驗室於2000年5月落成。
卡洛斯·卡列（Carlos Calle）是NASA靜電與表面物理實驗室的科學家，他正在準備一個靜電防塵盾進行測試。圖中顯示，通電後的防塵盾實驗裝置變得非常乾淨。｜美國國家地理圖片集
官方正式命名為EDS的測試早在2002年就開始了。一個花哨的吸灰撣子很有用。但他們真正需要的是一個月球塵埃排斥器——一種讓送往月球的設備能夠自清潔的方法。
它看起來簡單得令人難以置信：這是一個連接到非常小的電源（如電池組或太陽能插頭）的二維透明電極陣列，這些電極被分層覆蓋在或編織進你需要保持無月塵的任何物體或表面上。
但是，正如布勒所解釋的，其背後的科學原理利用了自然界的兩種特殊力量。
第一種與靜電簾相同：庫侖力。這是衡量兩個帶電粒子之間吸引力或排斥力的指標。為了讓EDS工作，塵埃顆粒需要與EDS電極具有相同類型的電荷：換句話說，帶正電的塵埃顆粒會被帶正電的電極排斥。
如果是這樣，那麼由此產生的庫侖力就會將塵埃從EDS上排斥開。當然，有些塵埃顆粒會帶負電，而負電荷會被正電荷吸引。
為了克服這一點，EDS的電場會非常迅速地從正切換到負，以確保兩種類型的塵埃顆粒基本上同時被推離EDS。
但是，由於EDS的電荷狀態總是會吸引帶相反電荷的塵埃，僅靠庫侖力無法清除所有有害的月球塵埃。這就是為什麼EDS依賴於第二種更奇特的排斥效應：介電泳力（簡稱DEP force）。
在物理學中，一種材料可以是「可極化的」。這意味着如果你對該材料施加電場，其自身的正電荷和負電荷會在一定距離上分離。想像一個地球儀，所有的正電荷都移向北極，所有的負電荷都移向南極。
月球塵埃顆粒也是可極化的。所以當你將它們置於電場中時，每個顆粒也會有一個帶正電的極和一個帶負電的極。
為了利用這一點，EDS的電場不斷改變形狀，確保其正極掃過塵埃顆粒中的正極，反之亦然。這意味着塵埃顆粒的兩個電極都會感受到排斥推力，從而將顆粒從EDS上掃走。
對於沒有物理學背景的人來說，這可能聽起來像魔法。但關鍵點在於：這兩種力的結合應該能在清除月球塵埃方面創造奇蹟。在真空室中使用模擬月塵進行的測試表明，EDS可以清除表面高達99%的塵埃。
但EDS真正的前景在於其非凡的適應性。它可以作為覆蓋在表面的盾牌：你可以將其透明電極分層覆蓋在相機鏡頭、用於調節航天器溫度的熱輻射器以及太陽能電池板上。但它也可以縫進宇航服里。
「EDS被嵌入到服裝材料中，穿過織物，」布勒說，「這是一項令人難以置信的靈活技術。我們還沒有發現不能嵌入它的情況。」
EDS登陸月球
早期的阿波羅太空人帶回了大量的月球岩石——以及大量粘性的月球塵埃——供研究人員檢查。
但由於這些樣本既稀有又具有無價的科學價值，像EDS這樣的技術測試大多是在NASA製造的模擬月塵上進行的。
幸運的是，在地球上可以找到化學性質與月球表面幾乎相同的岩石：火山噴發的熔岩冷卻凝固後，總是會形成類似月球的岩石。如果你把這些岩石粉碎到幾乎消失，你就得到了一個非常好的月球塵埃複製品。
但布勒的團隊甚至有幸在一些真正的月球塵埃上試用了EDS。「我們擁有的土壤，即阿波羅樣本——我們能夠相當容易地移走上面的灰塵。」他說。
EDS也已經在太空中進行了測試。它於2019年首次進入國際空間站。在那裏，它被嵌入到各種類型的玻璃、塑料和原型宇航服面料中。EDS出色地通過了除塵測試。
但是，確保未來的阿爾忒彌斯太空人在月球南極受到EDS的保護則更加困難。那些充滿灰塵的真空室在技術上非常出色，但它們無法提供100%準確的月球環境重建。「我們無法達到月球表面的完全真空水平，」福特說，「我無法模擬月球重力。」
月球塵埃在真實的月球上的行為可能會有所不同——EDS也是如此。將EDS放入這些所謂的髒艙室提供了極具價值的測試數據，但對布勒來說，「真正的測試是在月球本身。」他說。
幸運的是，EDS已經比下一批阿爾忒彌斯太空人先一步到達了目的地。
近年來，各種私營、無人航天任務以不同程度的成功造訪了月球。2025年1月，作為NASA商業月球有效載荷服務計劃的一部分，螢火蟲航空航天公司向月球表面發射了一艘宇宙飛船。
其着陸器名為「藍幽靈任務1號」，於3月安全降落在月球上，使螢火蟲公司成為第一家實現這一壯舉的商業公司。
作為其科學儀器套件的一部分，該着陸器配備了EDS。而且，當EDS啟動時，布勒的團隊可以清楚地看到月球塵埃從多個玻璃和熱輻射器表面被清除。
毫無疑問：EDS在真實的月球上起作用了。我問布勒發現這一點是什麼感覺。「噢，你無法想像，」他笑着說，「為此努力了20年，終於看到它開花結果……這太棒了。這首先是一種如釋重負的感覺。」
雖然EDS的下一次正式使用——例如在即將到來的阿爾忒彌斯任務中——尚未確定，但已有多個行業合作夥伴競相在其技術上使用NASA的除塵盾，包括新一代月球車。
「幾乎所有即將到來的月球和火星任務都對EDS有着巨大的需求，」布勒說。
EDS不會是NASA部署來保護阿爾忒彌斯太空人免受塵埃災難的唯一工具。但它看起來將成為他們的第一道防線。「我們花了一段時間才讓它起作用，」布勒說，「但是，」他笑着補充道，「我們成功了。」
