Учёные определили тип лунного грунта, по которому техника может передвигаться без опасной пыли

Эксперименты показали, что "незрелый" реголит сохраняет свою структуру даже после сотен проходов колёс, что уменьшает риски для лунных миссий. Возвращение на Луну в рамках программ Artemis, европейской Moon Village и китайско-российской ILRS ставит перед инженерами сложную задачу — как справляться с агрессивной лунной пылью. Реголит, покрывающий поверхность Луны, представляет серьёзную угрозу как для техники, так и для здоровья астронавтов, и его свойства становятся критически важными при планировании долговременного присутствия.

Лунный реголит отличается от земного грунта. Он образовался за миллиарды лет под воздействием микрометеоритов и солнечного ветра в условиях вакуума. В результате поверхность Луны покрыта чрезвычайно мелкими частицами силикатов и металлов. Эти частицы электростатически заряжены, легко поднимаются при посадках и движении техники и прилипают к любым поверхностям. Попадая в механизмы, они вызывают быстрый износ, а при вдыхании могут приводить к респираторным проблемам и потенциально долгосрочным повреждениям.

Новое исследование геофизиков показало, что свойства реголита зависят от степени его "зрелости". Так называемый "незрелый" реголит, с более крупными зёрнами и меньшей степенью космического выветривания, ведёт себя иначе: он менее склонен к образованию пылевых облаков при механическом воздействии. Ключевое различие связано с процессами космического выветривания. Со временем поверхность Луны подвергается ударам микрометеоритов и воздействию солнечного ветра, что измельчает частицы и приводит к образованию наночастиц железа (npFe). Такой "зрелый" реголит становится более мелким, абразивным и электростатически активным. Особенно опасен он в районе бассейна Южный полюс — Эйткен, где планируются будущие миссии: там пыль легко проникает в оборудование и нарушает его работу.

Чтобы проверить, как реголит реагирует на движение техники, исследователи провели серию испытаний с использованием реальных конструкций колёс луноходов. Эксперименты выполнялись на инженерном аналоге реголита LHS-1E, соответствующем "незрелому" грунту лунных высокогорий и полярных регионов. Испытания проходили на установке RIDER (Regolith Interactions for the Development of Extraterrestrial Rovers) в лаборатории Exolith. Использовались три типа колёс: прототип Astrobotic Polaris, прототип Resource Prospector (аналог для будущего ровера VIPER) и копия колёс лунного ровера программы Apollo. Каждое колесо совершало до 900 проходов по слою реголита толщиной около 35 см в условиях, имитирующих лунную гравитацию.

Образцы грунта отбирались до начала эксперимента и после каждых 100 проходов. Учёные анализировали размер и форму частиц, чтобы понять, происходит ли их разрушение и образование более мелкой пыли. Результаты показали, что даже после 900 проходов структура реголита практически не изменилась. Зафиксированы лишь незначительные вариации, связанные с конструкцией колёс и используемыми материалами — металлом или углеродным волокном. В целом же частицы не разрушались до более мелкой фракции, что означает отсутствие значительного роста пылеобразования.

Авторы отмечают, что эти данные имеют прямое значение для будущих миссий. Роверы будут играть большую роль в исследовании лунной поверхности, особенно в районах высокогорий и южного полюса. Понимание того, какие типы реголита позволяют минимизировать образование пыли, даёт возможность заранее планировать маршруты, выбирать площадки и снижать риски для техники и экипажа. Фактически речь идёт о первом экспериментальном подтверждении того, что часть лунной поверхности может быть пригодна для создания устойчивых транспортных маршрутов без критического ухудшения условий из-за пыли.

Источник