Изучено влияние ультрафиолета на движение пыли на Луне
Сотрудники лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) совместно с учеными из Института космических исследований РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, МЭИ и МФТИ провели экспериментальное исследование влияния ультрафиолетового излучения на активацию пылевых частиц, имитирующих лунный реголит.
Начиная с первых автоматических миссий к Луне, была зарегистрирована активность пылевых частиц лунного реголита. В частности, миссиями «Аполлон» зафиксированы явления «свечения горизонта» и «пылевых фонтанов». С тех пор проведено множество теоретических и экспериментальных исследований этого эффекта, однако до сих пор нет четкого понимания роли внешних воздействий на динамику этого явления.
Изучение динамики пылевых частиц важно для понимания процессов, происходящих на поверхности Луны и других безатмосферных тел, а также для обеспечения безопасности будущих лунных миссий. Лунная пыль представляет угрозу для оборудования космических аппаратов и работы астронавтов, поскольку ее частицы обладают высокой абразивностью и могут приводить к повреждениям механизмов и систем жизнеобеспечения.
На вакуумной установке ИКИ РАН ученые исследовали влияние ультрафиолетового излучения и электростатических полей на частицы диоксида кремния (40-50 мкм), слюды (15 мкм) и оксида алюминия (10 мкм). Эти материалы были выбраны в качестве аналогов реголита из-за их физических и химических свойств, схожих с лунной пылью. Эксперименты показали, что ультрафиолетовое излучение снижает порог активации частиц в 1,5-3 раза. Например, для SiO2 потенциал электрода снизился с 1,2 кВ до 0,4 кВ. Обнаружен следующий эффект: при сочетании ультрафиолетового излучения и электростатического поля число движущихся частиц иногда уменьшается, что требует дальнейшего анализа.
«Результаты исследования подтверждают теоретические модели, уточняют влияние ультрафиолетового излучения на левитацию и перемещение пылевых частиц. Эти данные могут быть полезны для прогнозирования поведения пыли на Луне, разработке систем защиты космических аппаратов и совершенствования технологий для будущих миссий», — рассказала один из авторов исследования старший научный сотрудник лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН, кандидат химических наук Екатерина Кронрод.
Для регистрации движения частиц использовалась стереопара видеокамер, что позволило анализировать их траектории и скорости с высокой точностью. Также проведены измерения электрического заряда частиц в разных условиях. Было установлено, что под воздействием ультрафиолетового излучения заряды частиц увеличиваются, что дополнительно способствует их активации. Данные эксперимента подтверждают важную роль фотоэлектрического эффекта в процессах левитации пыли.
Исследование выполнено при поддержке Минобрнауки России и НЦФМ.