Лунная пыль является одной из основных проблем для будущих исследователей Луны. Ее мелкие зазубренные частицы прилипают к скафандрам, забивают механизмы и представляют серьезную опасность для легких человека.
Тем не менее, даже такую серьезную проблему человеческий разум смог обратить в свою пользу. Эксперты Пекинского университета аэронавтики и астронавтики выяснили, что именно те свойства, которые делают лунный грунт столь неприятным, одновременно трансформируют его в отличный строительный материал — прочный, плотный и устойчивый.
Исследователи проанализировали образцы, доставленные миссией «Чанъэ-6» — первой в истории, позволившей получить грунт с обратной стороны Луны. Пробы были собраны из бассейна Южный полюс — Эйткен, самого крупного, глубокого и древнего ударного кратера в Солнечной системе, который образовался около 4,2 миллиарда лет назад. Огромный удар по единственному естественному спутнику Земли значительно изменил свойства местного грунта по сравнению с образцами видимой стороны Луны, которые были привезены на Землю ранее, миссиями «Аполлон» и китайскими аппаратами.
Сложность заключается в том, что настоящего лунного грунта на Земле крайне немного, а многие методы его тестирования разрушают и без того ограниченные образцы. Поэтому ученые выбрали путь минимального ущерба для ценных проб: сначала просканировали их с помощью рентгеновской микротомографии высокого разрешения, не повреждая материал, а затем с помощью нейросети восстановили почти 350 тысяч отдельных частиц. Эти данные были загружены в компьютерную модель — метод дискретных элементов, который рассчитывает поведение миллионов частиц, их трение и столкновения, таким образом, создав «цифрового двойника» лунной почвы.
Анализ показал значительные различия в грунте с обратной стороны Луны. В нем меньше крупных частиц, однако те, что присутствуют, имеют низкую сферичность — они угловатые и неправильной формы. Именно эта зазубренность, раздражающая инженеров, обеспечивает высокий угол внутреннего трения и прочное сцепление между частицами. Дополнительную прочность придают стекловидные агглютинаты — сплавленные микрометеоритными ударами зерна, составляющие около 30% образца и функционирующие как природный цемент.
В результате грунт обратной стороны оказался исключительно прочным — значительно прочнее образцов, собранных во время миссий «Аполлон». Это важная информация для проектирования будущих лунных баз — будь то программа «Артемида» или Международная лунная исследовательская станция. Понимание механических свойств грунта необходимо для строительства любой серьезной инфраструктуры — никакие космические корабли не смогут доставить достаточное количество строительных материалов с Земли, и без лунного грунта, как бы ни было, не обойтись.
Конечно, до строительства баз на обратной стороне Луны еще далеко — хотя бы из-за проблем со связью. Но приятно осознавать, что когда человек туда все-таки доберется, под ногами у него будет твердая почва. Однако стоит отметить, что та же самая почва при длительном контакте может вывести из строя технику и навредить здоровью — такова двойственная природа удивительной лунной пыли.
Фото: hi-tech.mail.ru