Российские ученые придумали, как снизить вероятность поломки космических аппаратов при посадке на Луне
Основным источником камней на поверхности Луны стали ударные кратеры, появившиеся от падений метеоритов. Они не видны на изображениях из-за ограниченного разрешения фотоснимков, поэтому о них могут разбиться лунные аппараты при посадке. Ученые исследовали распределение крупных камней и глыб в разных точках Луны — в районе посадки советского Лунохода-1 в Море Дождей, на плато Аристарх в Океане Бурь и в материковой горной области на обратной стороне Луны. В результате они получили математические модели, с помощью которых можно рассчитать распределение камней размером от 20 см до 1,5 м. Это позволит безопасно опускать посадочные аппараты на лунную поверхность.
Работу провели сотрудники лаборатории геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН, подведомственного Минобрнауки России.
Для исследования использовались изображения лунной поверхности с разрешением 0,50–0,72 м. Крупные камни обладают более высокой отражающей способностью, чем мелкозернистый материал реголита, и легко дешифрируются даже при большой высоте Солнца над горизонтом. По данным луноходов и посадочных космических аппаратов, основная масса камней на поверхности — размером от 1–2 до 40–50 см. Из-за своих небольших размеров они не видны на изображениях, полученных с орбитальных лунных аппаратов.
Исследования показали, что из-за дробления и выброса подстилающих скальных пород (самый нижний слой почвы) размеры камней и их количество вокруг свежих ударных кратеров резко возрастает. Вблизи относительно крупных кратеров диаметром в несколько сотен метров и более могут наблюдаться россыпи крупных глыб, размером в нескольких метров. Наиболее крупные камни, как правило, сосредоточены в пределах вала ударного кратера. Внутри кратеров концентрация камней также в несколько раз превышает их количество за его пределами. С удалением от кратера размеры и плотность распределения камней заметно уменьшаются.
Исследованные учеными типы местности на Луне отличаются разным распределением камней. Морские равнины характеризуются наименьшей плотностью камней по сравнению с Плато Аристарх и материковой местностью. Материковая местность по сравнению с морскими равнинами при аналогичной межкратерной плотности камней характеризуется в два раза большей средней плотностью камней размером 1,5 м и более. Переходная местность Плато Аристарх отличается не только более высокой плотностью камней, которая почти в три раза выше плотности на морских равнинах, но и более однородным их распределением. При этом межкратерная плотность камней более чем на порядок выше значений на морской и материковой местности.
«На основе исследованного распределения плотности камней размером от 1,5 м получена математическая модель кумулятивного распределения камней больше заданного диаметра N>D, в которой коэффициенты и показатель степени в функции ƒ(D) определяются методом аппроксимации для каждого из типов местности. Модель хорошо согласуется с наблюдаемыми данными и позволяет также оценить плотность наиболее опасных для посадочных космических аппаратов камней в невидимом с орбиты диапазоне размеров от 0,2 до 1,5 м», — отметил заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Евгений Слюта.
Для каждого района посадки сотрудниками ГЕОХИ РАН создается инженерная модель поверхности, включая оценку распределения плотности камней в диапазоне определенных размеров, на основе которой инженерами со стороны заказчика рассчитываются определенные параметры посадочного аппарата, в том числе вероятность встречи опасных камней, величина которой должна соответствовать утвержденным требованиям по безопасной посадке. В противном случае выбирается другое, более безопасное место посадки.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки России. Результаты опубликованы в одном из ведущих международных научных журналов.
Крупные камни на лунной поверхности (1) вокруг кратера диаметром 90 м с координатами 24.724º с.ш. 48.600º з.д. Камни (2) с зарегистрированными размерами и координатами.
