|
Моделируют поверхностные условия на Луне
|
|
|
|
С 1967 по 1972 год американское космическое агентство НАСА провело серию космических полетов на Луну. На Землю было доставлено около 400 кг образцов почвы. NGI — Норвежский геотехнический институт в настоящее время использует компьютерную томографию 10 000 лунных частиц из экспедиций Аполлона, чтобы изучить, как поведет себя лунный грунт, когда люди начнут инженерные сооружения на лунной поверхности. В ближайшем будущем миссии NASA Artemis планируют снова отправить людей на Луну впервые за 50 лет. На этот раз астронавты потенциально будут работать и жить на Луне в течение длительного времени. Но как построить обитаемую базу на Луне? Какие силы может выдержать земля на Луне? А при тех условиях, которые есть на Луне, как ведут себя материалы, вроде крупинки лунного грунта?
|
|
|
|
«Селенотехника, параллельная геотехнике здесь, на Земле, — это изучение поведения лунных грунтов, также называемых реголитом. Понимание фундаментального поведения лунных грунтов, таких как их прочность и форма зерен, имеет решающее значение для получения реалистичных и правильных знаний о земле. условия на Луне. Сейчас в NGI мы создаем обновленную базу знаний о фундаментальных свойствах лунных грунтов», — говорит Дилан Микселл, старший геофизик и главный исследователь. Обновленная база знаний о свойствах лунного материала, которую сейчас разрабатывает NGI, будет иметь важное значение при подготовке к будущим космическим миссиям и для участников, которые будут строить инфраструктуру или доставлять оборудование, например роботизированный луноход.
|
|
|
Когда 21 июля 1969 года Нил Армстронг делал первые шаги человечества на Луне, он очень мало знал о том, что ждет его и других в миссии «Аполлон-11». Когда он вышел из космического корабля, он обнаружил ландшафт, покрытый так называемым реголитом. Этот лунный грунт, представляющий собой смесь пыли, более крупных частиц и фрагментов, может иметь толщину до 10 метров. На Луне нет атмосферы и очень низкая гравитация по сравнению с Землей. А то небольшое количество воды, которое имеется, содержится в виде льда, застывшего между этими частицами почвы. Без движения ветра и воды ничто не стачивает острые края геологических материалов, как на Земле. Таким образом, на Луне крупинка лунного грунта может быть острой как бритва и может быть опасна для оборудования, такого как космические скафандры. Добавьте к этому тот факт, что разница температур на Луне очень велика и может колебаться от минус 130° до более 120° по Цельсию. Солнечная радиация может быть более чем в 200 раз выше, чем на поверхности Земли, а частицы в атмосфере падают дождем на ландшафт, потому что Луна, в отличие от Земли, не имеет защитного магнитного поля.
|
|
|
|
Другой пример, иллюстрирующий, чем земля на Луне отличается от Земли, — это то, как статическое электричество на Луне помогает удерживать вместе две крупинки почвы. Здесь, на Земле, вода играет доминирующую роль в сцеплении частиц. Эта разница влияет на прочность комка почвы. «В конце концов, мы не можем отправиться на Луну, чтобы работать лунными инженерами-геотехниками. Однако в NGI у нас есть передовые методы тестирования наземных условий на Земле. Мы используем их в качестве отправной точки при анализе наземных условий на Луне. », — говорит Люк Гриффитс, старший научный сотрудник NGI. 10 000 частиц из экспедиций Аполлона были просканированы с помощью компьютерной томографии, и данные были отправлены в NGI. Здесь лунные частицы извлекаются из компьютерной томографии и используются для создания каталога 3D-зерен. Затем модели компьютерного моделирования можно откалибровать с помощью лабораторных испытаний NGI для Земли. Но как воссоздать особые условия на Луне, например пониженную гравитацию, чтобы можно было определить и проверить свойства материала?
|
|
|
|
«Нажимая инструменты как можно ниже в нашей лаборатории, мы можем имитировать условия, которые находятся на Луне на глубине пяти метров. Однако мы не можем опустить инструменты так низко, чтобы мы могли имитировать поверхность Луны. инструменты останавливаются. Поэтому этот пробел в знаниях должен быть смоделирован с помощью компьютерного моделирования. Это единственный способ, пока мы не начнем проводить эксперименты на Луне», — говорит Алекс X. Джервес, научный сотрудник NGI. Расстояние от Земли до Луны составляет 384 400 километров. Если люди будут жить и работать на Луне в течение длительного времени, будет невозможно транспортировать все жизненно важные ресурсы, такие как вода и энергия, с Земли на Луну. Поэтому важны знания о ресурсах, найденных на Луне, и о том, как их лучше всего использовать — так называемое использование ресурсов на месте, или ISRU. Например, как солнце будет использоваться в качестве источника энергии на Луне? Что мы знаем о ландшафте Луны, а также о металлах и минералах, содержащихся в реголите, горах и горных породах? Где нам нужно больше знаний, чтобы использовать ресурсы Луны? И в какой степени норвежский опыт может помочь в решении этих проблем?
|
|
|
|
«В своей стратегии до 2030 года Европейское космическое агентство призывает европейские сообщества знаний и промышленность взять на себя ведущую роль в разработке важной технологии ISRU. От имени Норвежского космического агентства NGI определила опыт в рамках ISRU, в который норвежские участники могут внести свой вклад. и развивать дальше — как в исследованиях и разработках, так и в коммерческих целях», — говорит Шон Салазар, старший научный сотрудник NGI. В исследовании сделан вывод о том, что Норвегия обладает обширным опытом сбора, обработки и хранения природных ресурсов в энергетической и горнодобывающей промышленности в сочетании со специализированным вкладом в нескольких технологических областях — от разведочных датчиков до разработок энергетических реакторов и запуска спутников. «Норвегия находится в прекрасном положении, чтобы внести свой вклад в будущие разработки в области того, как максимально использовать ресурсы Луны», — говорит Салазар.
|
|
|
|
Источник
|
