|
Грунт пригоден для строительства дорог на Луне
|
|
|
|
Благодаря программе Artemis, Лунной деревне ЕКА и Китайско-российской международной лунной исследовательской станции (ILRS) следующий шаг в освоении космоса очевиден: мы возвращаемся на Луну, и на этот раз надолго! Этот план требует значительных инвестиций, исследований, разработок и стратегий, адаптированных к лунным условиям. В частности, разработчики миссии обеспокоены опасностью, которую представляет лунный реголит (он же "лунная пыль"). Помимо того, что он обладает электростатическим зарядом, который позволяет ему прилипать буквально к любой поверхности, он невероятно тонкий и легко поднимается марсоходами и космическими аппаратами при посадке и взлете.
|
|
|
|
Еще больше усложняет ситуацию то, что лунный реголит опасен для здоровья астронавтов, что приводит к проблемам с дыханием и потенциальному долговременному повреждению. Учитывая его опасный характер, очень важно понимать свойства и механическое поведение лунного реголита. В недавнем исследовании группа ученых-геологов продемонстрировала, что "незрелый" реголит, характеризующийся более крупными зернами и меньшим выветриванием в космосе, может использоваться марсоходами без образования значительных пылевых облаков.
|
|
|
|
Исследование было проведено Ванесой Муньис Льоренс и Майклом Лукасом, докторантом кафедры лунной петрологии в Университете Нотр-Дам и ассистентом научного сотрудника лаборатории экзолита Флоридского космического института при Университете Центральной Флориды. Документ, описывающий их результаты, был представлен на конференции по лунным планетарным наукам 2026 года (2026 LPSC).
|
|
|
|
|
|
|
В отличие от почвы здесь, на Земле, лунный реголит является продуктом миллиардов лет столкновений с метеоритами и воздействия космического вакуума. В результате большая часть лунной поверхности была покрыта чрезвычайно тонким порошкообразным кремнеземом и следами металлов. Зрелость реголита отражает геологическую эволюцию Луны и совокупное воздействие космического выветривания на протяжении миллиардов лет. В частности, когда-то поверхность Луны характеризовалась вулканической активностью, в результате чего зерна кремнезема сплавлялись в стекло, а металлы (например, железо) выталкивались из недр.
|
|
|
|
Со временем этот материал подвергся космическому выветриванию, которое включает в себя удары микрометеоритов и облучение солнечным ветром, в результате чего образовались более мелкие зерна и наночастицы железа, или нанофазное железо (npFe). Эта пыль особенно опасна для будущих миссий, нацеленных на исследование района Южного полюса Луны - бассейна Эйткен, из-за ее очень мелкой, электростатически заряженной природы. Короче говоря, она попадает в оборудование, вызывая механические неполадки, и прилипает ко всем поверхностям, к которым прикасается!
|
|
|
|
Поскольку марсоходы будут играть жизненно важную роль в программе Artemis, исследуя как лунное нагорье, так и южные полярные регионы, команда провела исследование проходимости с использованием реальных колес марсохода LHS-1E. Этот инженерный имитатор аналогичен незрелому реголиту, обнаруженному в лунном нагорье, и полевошпатовому реголиту, который ожидается на южном полюсе Луны. Как они писали:
|
|
|
|
Хотя подвижность марсохода и взаимодействие колеса с реголитом были тщательно изучены с использованием лунных симуляторов, влияние конструкции колеса на морфологию частиц остается слабо изученным, несмотря на его роль в контроле прочности на сдвиг, сцепления с дорогой и образования пыли. Здесь мы исследуем, как многократные перемещения колес влияют на размер и форму частиц, используя три конструкции колес марсохода. Это имеет значение для мобильности марсохода, снижения запыленности и долгосрочных операций на лунной поверхности.
|
|
|
|
Их эксперименты проводились на испытательном стенде RIDER terramechanics в лаборатории Exolith Калифорнийского университета с использованием трех конструкций колес для марсохода: прототипа Astrobotic Polaris (APP), прототипа Resource Prospector (VRP), аналогичного тому, который будет использоваться в предполагаемом марсоходе VIPER, и точной копии колес, используемых на луноходе Apollo (LRV). Каждое колесо совершало до 900 проходов по двухслойной колонне LHS-1E размером около 35 см (~14 дюймов) в условиях искусственной лунной гравитации.
|
|
|
|
Образцы поверхности были взяты до начала обработки и после каждых 100 проходов с внутренней стороны колесных дорожек. Были измерены размер и форма частиц, которые показали, что имитатор практически не изменился даже после 900 проходов. Произошли незначительные изменения, связанные с конструкцией колес и материалами (металл или углеродное волокно). Эти результаты показывают, что незрелый реголит не претерпевает существенных изменений при повторных проходах, что подтверждает его пригодность для лунных дорог.
|
|
|
|
Источник
|
