Между програмата Artemis на NASA, идеята за „Лунното селище“ на Европейската космическа агенция и китайско-руската Международна лунна изследователска станция следващата стъпка в космическите изследвания е ясна: връщаме се на Луната и този път за да останем.

Този план изисква значителни инвестиции, изследвания, разработки и стратегии, адаптирани към лунните условия. По-специално, планиращите мисията са загрижени за опасността, която представлява лунният реголит (известен още като „лунен прах“). Освен че е електростатично зареден, което го кара да се залепва буквално за всяка повърхност, той е невероятно фин и лесно се вдига от луноходите и космическите апарати, когато кацат и излитат.

За да се усложнят нещата още повече, лунният реголит е опасен за здравето на астронавтите, като води до респираторни проблеми и потенциални дългосрочни увреждания. Предвид опасния му характер е жизненоважно да се разберат свойствата и механичното поведение на лунния реголит. В скорошно проучване екип от геолози демонстрира, че „незрелият“ реголит, характеризиращ се с по-едри зърна и по-малко изветряне, може да се използва от ровърите, без да се образуват значителни прахови облаци.

За разлика от почвата тук, на Земята, лунният реголит е резултат от милиарди години метеоритни удари и излагане на космическия вакуум. Това е довело до покриването на голяма част от лунната повърхност с изключително фини, пулверизирани частици силициев диоксид и следи от метали. Степента на зрялост на реголита отразява геоложката еволюция на Луната и натрупаното излагане на космическо изветряне в продължение на милиарди години. По-специално, лунната повърхност някога се е характеризирала с вулканична активност, в резултат на която зърната силициев диоксид са се слели в стъкло, а метали (като желязо) са били изтласкани от вътрешността.

С течение на времето този материал е бил изложен на космическо изветряне, което включва удари от микрометеорити и облъчване със слънчев вятър, което е довело до образуването на по-фини зърна и железни наночастици, или нанофазно желязо (npFe). Този прах е особено опасен за бъдещи мисии, насочени към басейна Южен полюс-Айткен на Луната, поради своята много фина, електростатично заредена природа. Накратко, той прониква в машините, причинявайки механични проблеми, и се залепва за всяка повърхност, до която се докосне.

Тъй като луноходите ще играят жизненоважна роля в програмата Artemis, изследвайки както лунните планински райони, така и южните полярни региони, екипът проведе проучване на проходимостта, използвайки реални колела на луноходи в LHS-1E. Този симулант с инженерно качество е аналогичен на незрелия реголит, открит в лунните планински райони, и на фелдшпатовия реголит, очакван на южния полюс на Луната. Както пишат учените:

"Макар че подвижността на луноходите и взаимодействията между колелата и реголита са били подробно изследвани с помощта на лунни симуланти, влиянието на конструкцията на колелата върху морфологията на частиците все още не е достатъчно добре проучено, въпреки ролята ѝ за определяне на якостта на срязване, сцеплението и образуването на прах. В настоящото проучване разглеждаме как многократното преминаване на колелата се отразява на размера и формата на частиците, като използваме три различни конструкции на колела за луноходи. Това има значение за подвижността на луноходите, ограничаването на праховото замърсяване и дългосрочните операции на лунната повърхност".

Експериментите бяха проведени в изпитателната платформа за теремеханика RIDER в лабораторията Exolith на Университета на Централна Флорида, като бяха използвани три модела колела за луноходи: прототипът Astrobotic Polaris, прототипът Resource Prospector – подобен на този, който би бил използван от предложения ровър VIPER, и реплика на колелата, използвани в лунния ровър на Apollo. Всяко колело направи до 900 преминавания по двуслойна колона LHS-1E с размери около 35 см при симулирана лунна гравитация.

Повърхностни проби бяха събрани преди началото на преминаванията и след всеки 100 преминавания от следите на колелата. Бяха измерени размерът и формата на частиците, което показа, че симулантът остава до голяма степен непроменен дори след 900 преминавания. Настъпиха незначителни вариации, дължащи се на дизайна и материалите на колелата (метал или въглеродни влакна). Тези резултати демонстрират, че незрелият реголит не се променя значително при повтарящи се преминавания, като по този начин илюстрират неговата пригодност за лунни пътища.

Снимка: Unsplash/NASA/Daniel Rutter

Виж още: Blue Origin на Джеф Безос се препъна в последния си опит от своите космически амбиции