Быть или не быть станции на Луне - пыль решит
Комментарий подготовила аналитик АНО «КЭП» Анастасия Соловьева
Большинство людей, интересующихся исследованием космоса, уже знают, что лунная пыль — это настоящий кошмар. Существует множество потенциальных методов борьбы с ней: от посадочных площадок, напечатанных на 3D-принтере, до использования жидкого азота для удаления пыли с одежды. Но факт остаётся фактом: для любого долгосрочного пребывания на Луне борьба с пылью, которая там находится, — одна из важнейших задач. Новая статья доктора Славы Турышева из Лаборатории реактивного движения НАСА обновляет наше понимание физических свойств лунной пыли, предоставляя более точную информацию, которую инженеры могут использовать для проектирования следующего поколения марсоходов и инфраструктуры для поддержки экспансии человечества к нашему ближайшему соседу.
Так почему же пыль представляет такую проблему на Луне? На Луне нет круговорота воды, в результате чего пыль на Земле «изнашивается» до относительно мягких форм, таких как овалы и сферы. Тщательное изучение молекул пыли на Луне показывает, что они зазубренные и острые, что делает их склонными прилипать к предметам и повреждать их. Дополнительно к этой тенденции доктор Турышев отмечает, что силы Ван-дер-Ваальса (то есть силы сцепления, которые склеивают пыль) до 100 миллионов раз сильнее лунной гравитации. Как только пыль прилипает к чему-либо — будь то внешняя поверхность скафандра или внутренняя часть оборудования марсохода — её чрезвычайно трудно оторвать, и из-за её остроты она чрезвычайно разрушительна для всего, с чем соприкасается.
В статье также отмечаются другие проблемы, связанные с пылью. Пыль электропроводная, то есть, если она застрянет в антенне, используемой для связи с луноходом, она может ослабить сигнал, ограничив дальность действия системы связи. Более того, этот эффект зависит от местоположения пыли. В области Марии на Луне пыль действует как диэлектрическая нагрузка, тогда как в Хайлендсе она действует скорее как ёмкостный «расстройщик», затрудняя поддержание определённой частоты. Области постоянной тени (PSR) имеют свои собственные проблемы, связанные с пылью. Поскольку они являются одними из наиболее интересных областей для исследования Луны из-за наличия водяного льда, понимание того, как эффективно ориентироваться в них, будет иметь решающее значение для любой долгосрочной лунной миссии. В областях постоянной тени электропроводность пыли чрезвычайно низкая, что приводит к накоплению электростатического заряда в любой системе, которая проходит через неё или покрывается ею. Это может вызвать электростатический разряд, способный вывести из строя чувствительную электронику, если она не разработана с учётом её устойчивости к нему.
Новые данные, полученные с зонда ChaSTE на посадочном модуле Chandrayaan-3, показывают, что теплопроводность пыли достаточно высока, чтобы вызывать перегрев систем, создавая изолирующие тепловые разгрузочные устройства, такие как радиаторы. Однако индийская миссия обнаружила, что всего в нескольких сантиметрах от поверхности реголит гораздо более плотный и проводит тепло гораздо лучше, чем мелкие частицы на поверхности. Как отмечает Фрейзер, распыление жидкого азота может очистить предметы от лунной пыли. Новые данные были получены в ходе эксперимента NILS на борту посадочного модуля «Чанъэ-6». Было обнаружено, что солнечное излучение создаёт слой заряженных ионов водорода вблизи поверхности на дневной стороне Луны. Этот слой может напрямую влиять на перенос пыли, изменяя «плазменную оболочку», которую инженеры используют для описания переноса пыли. Фактически, «электростатические прыжки», когда пыль может буквально левитировать на несколько футов в воздух, — один из трёх способов переноса пыли, обсуждаемых в статье. Обычно это происходит вблизи линии терминации, где электрические заряды настолько велики, что преодолевают гравитацию Луны и выбрасывают пыль в атмосферу.
Одним из других механизмов переноса является выброс микрометеоритов, который уже относительно хорошо изучен, но важно отметить, что пыль от этих ударов, по сути, создала постоянное «облако» пыли, парящее над лунной поверхностью. Последний механизм переноса обусловлен самим процессом, но в статье также представлены некоторые новые идеи. Когда ракеты приземляются, они поднимают вокруг себя огромный столб пыли, фактически уничтожая всё в радиусе нескольких километров. Данные, полученные с помощью стереокамер для исследования лунных струй и пылевых облаков (SCALPSS) на злополучном аппарате Intuitive Machine Odysseus, показывают, что «скорость эрозии» (то есть скорость сдувания пыли) в струях ракетных струй в 4–10 раз выше, чем предполагалось изначально. Учитывая это, ракеты либо будут приземляться дальше от долговременной базы, либо сама база должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать более сильные пылевые потоки, чем предполагалось изначально.
На данный момент это всего лишь полезная информация для инженеров, планирующих следующий этап исследования Луны. Лунная пыль станет проблемой, с которой нам придётся столкнуться на Луне, — с этим придётся смириться. А вот получится ли нам адаптировать деятельность с учетом разрешением данной проблемы – вопрос времени