Новый имитатор марсианского грунта: шаг к успешным миссиям на Красную планету

Ученые лаборатории геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) разработали международно признанный, экономически доступный, стабильный при эксплуатации и хранении имитатор марсианского грунта VI-М1 для крупномасштабных геотехнических экспериментов.

Аналог имитирует физико-механические свойства грунта в зоне посадки будущей европейской миссии ExoMars Rosalind Franklin. Модели марсианского грунта необходимы для различных экспериментов и испытаний космической техники и научной космической аппаратуры. Новый разработанный аналог марсианского грунта VI-М1 активно используется в различных испытаниях, включая тестирование опорного шасси посадочных аппаратов серии ExoMars на предприятиях Госкорпорации «Роскосмос». Результаты работы опубликованы в журнале Planetary and Space Science (Slyuta et al., 2024).

Основным требованием при создании грунта-аналога является его соответствие марсианскому грунту по физико-механическим свойствам, включая такие важные параметры, как гранулометрический состав, угол внутреннего трения, сцепление, прочностные и деформационные характеристики, от которых, например, непосредственно зависит поведение грунта при посадке аппарата.

Разнообразие ландшафтов и грунтов на Марсе, характерное для планет земной группы с атмосферой, делает необходимым разработку имитатора грунта для каждого нового района посадки в зависимости от доминирующего типа местности, ландшафта и грунта. В разных ландшафтных и геоморфологических районах марсианский реголит имеет различный гранулометрический состав и физические характеристики.

Для определения основных требований к свойствам марсианского грунта-аналога был проведен комплексный сравнительный анализ физико-механических свойств марсианского грунта в местах посадок всех прошлых миссий и анализ доминирующего типа местности и грунта на равнине Oxia Planum в районе посадки миссии ExoMars Rosalind Franklin, которая планируется Европейским космическим агентством в 2028 г.

Главным недостатком существующих зарубежных имитаторов грунта является их высокая стоимость, которая приемлема для использования в небольших экспериментах, но существенно ограничивает их применение в масштабных экспериментах, требующих значительных объемов, часто измеряемых десятками кубических метров. Поэтому в качестве компонентов для создания аналога марсианского грунта VI-М1 были подобраны и экспериментально обоснованы доступные в большом количестве и не требующие дополнительной переработки техногенные и природные материалы.

Исследования показали, что VI-М1 идеально попадает в диапазон характерных для марсианского грунта плотностей, обладает средним значением угла внутреннего трения и высоким сцеплением и по своим физико-механическим свойствам и гранулометрическому составу наиболее соответствует марсианскому реголиту в районах исследований марсоходов Zhurong и Spirit, которые также, как и равнина Oxia Planum, располагаются в переходной зоне материка и низменности и характеризуются аналогичным или похожим типом местности и реголитом.

• Евгений Слюта, заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН, кандидат геолого-минералогических наук

Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: Минобрнауки РФ

Фото: ГЕОХИ РАН