|
Неровная лунная пыль поможет будущим колонистам
|
|
|
|
Лунная пыль может причинять боль, но это также буквально та земля, по которой нам придется пройти, если мы хотим, чтобы на Луне когда—нибудь появилось постоянное поселение людей. Согласно новой статье, недавно опубликованной в журнале Research учеными из Университета Бэйхан, которые проанализировали механические свойства образцов, доставленных миссией "Чанъэ-6" на обратную сторону Луны, в этом конкретном случае ее цепкие, неровные и статичные свойства на самом деле могут быть преимуществом.
|
|
|
|
"Чанъэ-6" - первая в истории миссия, которая доставила образцы с обратной стороны Луны. Она собрала образцы из впадины Южный полюс-Эйткен (СПА) — крупнейшего, глубокого и старейшего из известных ударных кратеров Солнечной системы, который образовался около 4,2 миллиарда лет назад. Это образование вызвало серьезные изменения в геотехнических свойствах его почвы по сравнению с теми, что были на ближней стороне, которые ранее были собраны астронавтами НАСА и китайскими посадочными аппаратами.
|
|
|
|
Но проверить эти свойства на Земле сложно. Симуляторы не могут в полной мере передать реальные свойства, а настоящего лунного реголита на Земле просто недостаточно, чтобы предоставить неограниченное количество образцов каждому заинтересованному исследователю. Выполнение некоторых тестов также разрушает образцы, что делает их непригодными для дальнейших исследований, поэтому авторы придумали альтернативу — провести неразрушающий контроль, а затем запустить имитацию.
|
|
|
|
|
|
|
В качестве модели они выбрали метод дискретных элементов (DEM). Этот математический подход моделирует поведение сыпучих материалов путем расчета физических взаимодействий, трения и столкновений миллионов отдельных частиц. В качестве входных данных он использует форму частицы и некоторые ее физические свойства, а на выходе может создать "цифрового двойника" грунта, который будущие марсоходы или астронавты должны будут пересечь, никогда не прикасаясь к другому образцу.
|
|
|
|
Однако для этого авторам пришлось сначала прикоснуться к нескольким образцам. Для этого они использовали рентгеновскую микрокомпьютерную томографию высокого разрешения (micro-CT), чтобы измерить часть образца, возвращенного Chang'e 6. Этот метод неразрушающей визуализации, который также использует другой метод, называемый сверточной нейронной сетью, позволил исследователю индивидуально реконструировать почти 350 тысяч отдельных частиц для анализа.
|
|
|
|
Анализ этого набора данных показал некоторые явные различия между образцами с дальней стороны и образцами, взятыми с ближней стороны. Наиболее примечательно, что образец с дальней стороны содержит меньше крупных частиц, чем образцы с ближней стороны, но эти частицы также имеют низкую "сферичность", которая показывает, насколько близко к истинной сфере находится частица.
|
|
|
|
После использования этого набора данных в своей программе DEM авторы обнаружили, что реголит обладает исключительной прочностью, что соответствует верхним пределам измерений, проведенных по образцам эпохи Аполлона. В первую очередь это обусловлено высоким углом внутреннего трения и сцеплением пыли. Скорее всего, неровность частиц, из-за которой они так раздражают при попадании в машины или в легкие человека, на самом деле полезна в контексте повышения их механических свойств на земле.
|
|
|
|
Кроме того, механическая прочность образцов была повышена за счет "цементации", вызванной стеклообразными агглютинатами, скорее всего, вызванными воздействием микрометеороида. Они составляют примерно 30% образца, действуя как цемент, удерживающий остальные частицы вместе.
|
|
|
|
Для создания крупной инфраструктуры, такой как будущая среда обитания Артемиды или Международная лунная исследовательская станция, понимание основ грунта является ключевым фактором. Это первое в своем роде геотехническое исследование дальней стороны показывает, насколько разнообразными могут быть образцы. И хотя может пройти некоторое время, прежде чем мы действительно что-то построим на дальней стороне (из-за проблем со связью), все равно приятно осознавать, что, когда мы это сделаем, нас будет ждать прочная почва. Даже та же самая твердая почва может в конечном итоге вывести из строя наши машины и убить нас, если мы будем находиться на ней слишком долго.
|
|
|
|
Источник
|
