«Незрелая» лунная почва может быть пригодна для строительства дорог на Луне

Фото из открытых источников

Благодаря программе «Артемида», лунной деревне ЕКА и китайско-российской Международной лунной исследовательской станции (ИЛРС), следующий шаг в освоении космоса очевиден: мы возвращаемся на Луну, и на этот раз — чтобы остаться там навсегда! 

Этот план требует значительных инвестиций, исследований, разработок и стратегий, адаптированных к лунным условиям. В частности, планировщиков миссии беспокоит опасность, которую представляет лунный реголит (также известный как «лунная пыль»). Помимо того, что он имеет электростатический заряд, заставляющий его прилипать буквально к любой поверхности, он невероятно мелкий и легко поднимается в воздух луноходами и космическими аппаратами при посадке и взлете.

Ситуацию еще больше осложняет то, что лунный реголит опасен для здоровья астронавтов, вызывая проблемы с дыханием и потенциально нанося долгосрочный вред. Учитывая его опасность, крайне важно понимать свойства и механическое поведение лунного реголита. В недавнем исследовании группа геоученых продемонстрировала, что «незрелый» реголит, характеризующийся более крупными зернами и меньшей степенью космического выветривания, может использоваться марсоходами без образования значительных пылевых облаков.

Исследование провели Ванеса Муньис Льоренс и Майкл Лукас из Университета Нотр-Дам и Университета Центральной Флориды. Статья с описанием их результатов была представлена на Лунно-планетарной научной конференции 2026 года (2026 LPSC).

В отличие от земной почвы, лунный реголит является продуктом миллиардов лет метеоритных ударов и воздействия вакуума космоса. Это привело к тому, что большая часть лунной поверхности покрыта чрезвычайно мелким, измельченным кремнеземом и следами металлов. Зрелость реголита отражает геологическую эволюцию Луны и совокупное воздействие космического выветривания на протяжении миллиардов лет. В частности, лунная поверхность когда-то характеризовалась вулканической активностью, в результате чего зерна кремнезема сплавлялись в стекло, а металлы (например, железо) выталкивались из недр.

Со временем этот материал подвергся воздействию космического выветривания, включая удары микрометеоритов и солнечное излучение, в результате чего образовались более мелкие зерна и наночастицы железа, или нанофазное железо (npFe). Эта пыль особенно опасна для будущих миссий, нацеленных на Южный полюс Луны — бассейн Эйткена, из-за своей очень мелкой, электростатически заряженной природы. Короче говоря, она попадает в механизмы, вызывая механические проблемы, и прилипает ко всем поверхностям, к которым прикасается!

Поскольку луноходы будут играть жизненно важную роль в программе «Артемида», исследуя как лунные высокогорья, так и южные полярные регионы, команда провела исследование проходимости с использованием настоящих колес лунохода в LHS-1E. Этот инженерный имитатор является аналогом незрелого реголита, обнаруженного в лунных высокогорьях, и полевошпатового реголита, ожидаемого на южном полюсе Луны. Как они написали:

Хотя мобильность марсоходов и взаимодействие колес с реголитом были extensively изучены с использованием лунных имитаторов, влияние конструкции колеса на морфологию частиц остается плохо изученным, несмотря на его роль в контроле прочности на сдвиг, сцепления и образования пыли. В данной работе мы исследуем, как многократные проходы колеса влияют на размер и форму частиц, используя три варианта конструкции колес марсоходов. Это имеет значение для мобильности марсоходов, снижения пылеобразования и долгосрочной работы на лунной поверхности.

Их эксперименты проводились на испытательном полигоне RIDER по террамеханике в лаборатории Exolith при Университете Центральной Флориды с использованием трех конструкций колес для луноходов: прототипа Astrobotic Polaris (APP), прототипа Resource Prospector (VRP), аналогичного тому, что будет использоваться в предлагаемом луноходе VIPER, и копии колес, использовавшихся на лунном вездеходе Apollo (LRV). Каждое колесо совершило до 900 проходов по двухслойной колонне LHS-1E высотой около 35 см в условиях имитации лунной гравитации.

Образцы поверхности отбирались до начала проходов и после каждых 100 проходов внутри следов колес. Измерялись размер и форма частиц, что показало, что имитатор оставался в значительной степени неизменным даже после 900 проходов. Наблюдались незначительные вариации, обусловленные конструкцией и материалами колес (металл или углеродное волокно). Эти результаты демонстрируют, что незрелый реголит не претерпевает существенных изменений при многократных проходах, что подтверждает его пригодность для лунных дорог.