Луна лишена атмосферы, метеоусловий и ветров, а её поверхность непрестанно атакуют микрометеороиды — микроскопические частицы пыли и обломки горных пород, движущиеся со скоростью до 70 км/с. Для программы NASA Artemis, нацеленной на возведение долговременной лунной станции, такой непрерывный поток частиц представляет собой один из ключевых факторов риска. В новой работе под руководством Даниэля А. Яаломоми исследователи применили инженерную модель метеороидов NASA (Meteoroid Engineering Model), чтобы дать количественную оценку воздействия микрометеоритов на будущую базу.
Моделирование проводилось для гипотетической базы размером, сопоставимым с МКС. По расчётам, ежегодно корпус конструкции будет подвергаться от 15 000 до 23 000 ударов частиц массой от 10-6 г (одна миллионная грамма) до 10 г. Это не привычная домашняя пыль: каждое столкновение происходит на сверхвысоких скоростях, неся энергию, достаточную для образования микрократеров в металлических панелях и даже возможного нарушения герметичности модулей.
На Земле подобные микрочастицы сгорают в плотных слоях атмосферы, и до поверхности доходят лишь единичные осколки. Луна же лишена газовой оболочки: в вакууме нет среды, замедляющей и нагревающей метеороиды, поэтому почти каждый мельчайший обломок, пересекающий окрестности спутника, сталкивается с поверхностью или конструкциями на полной скорости.
Одна из центральных находок исследования — неравномерность потока микрометеороидов. Учёные показали, что частота попаданий зависит от географического расположения базы. Наименьшая интенсивность наблюдается в полярных регионах, что совпадает с планами NASA разместить первую лунную станцию Artemis у южного полюса. Наибольшая — на видимой стороне Луны, обращённой к Земле. В целом разница в уровне «метеоритного дождя» между отдельными территориями достигает примерно 1,6 раза.
Такие колебания объясняются геометрией орбиты Луны и её относительными позициями по отношению к Земле и Солнцу, что определяет, какие потоки частиц достигают конкретных участков поверхности. Подробная карта рисков помогает планировщикам миссий выбирать площадки, где естественные условия уменьшают количество ударов при сохранении доступа к запасам льда, энергоснабжению и устойчивой связи с Землёй.
Но даже в самых «спокойных» зонах необходима защищённая оболочка. Исследователи оценили эффективность алюминиевых экранов Виппла — многослойных «бамперов», подобных тем, что используются на МКС. В такой конструкции внешний тонкий слой первым принимает удар, разрушая и рассеивая микрометеороид, а внутренние панели или корпус получают уже смягчённую и распределённую нагрузку.
Учёные вывели математическую зависимость между количеством пробивающих ударов, параметрами защитного экрана и местоположением базы. Это даёт инженерам инструмент для точной настройки толщины и конфигурации защиты: она должна быть достаточно прочной, чтобы снизить риск до приемлемого уровня, и при этом не увеличивать избыточный вес конструкций, которые предстоит доставить с Земли.
Источник: iXBT
