Луна, наш ближайший сосед в космосе, вовсе не является безжизненным и статичным миром, каким кажется с Земли. Как объясняют специалисты Исследовательского центра имени М.В. Келдыша В.В. Миронов и М.А. Толкач (в статье, опубликованной в журнале «Космическая техника и технологии») она постоянно находится под воздействием невидимого и весьма агрессивного фактора — бесчисленного множества метеороидов и космической пыли. Эта бомбардировка, длящаяся миллиарды лет, не только формирует привычный нам облик лунной поверхности, но и создает серьезнейшие проблемы для техники и будущих колонизаторов. Оказывается, главная опасность на Луне — это не радиация и не перепады температур, а микроскопическая, но невероятно коварная пыль. Именно она, по образному выражению астронавтов, стала экологической проблемой номер один.
Чтобы понять масштаб угрозы, представьте, что каждую секунду на каждый квадратный метр лунной поверхности обрушивается непрерывный поток частиц разного калибра — от мельчайших, невидимых глазу зерен до более крупных камней. Плотность этого потока у Луны примерно такая же, как и у Земли, ведь они находятся почти в одном районе космоса. Однако, в отличие от нашей планеты, у Луны нет атмосферы, которая сжигала бы большинство «пришельцев». Поэтому даже самые крошечные частицы, разогнанные до чудовищных скоростей — десятки километров в секунду, — беспрепятственно врезаются в поверхность. Эти удары, происходящие постоянно, словно микроскопические взрывы, выбивают из реголита (лунного грунта) новые частицы, поднимая их над поверхностью. Так формируется постоянное, хотя и очень разреженное, пылевое облако, которое простирается на сотни километров вверх. Исследовательский аппарат LADEE подтвердил, что это облако не исчезает никогда, а во время некоторых метеорных потоков, например, Геминид, концентрация пыли резко возрастает.
Свойства этой лунной пыли и делают ее главным врагом любой лунной миссии. В отличие от округлых песчинок на Земле, которые отшлифованы ветром и водой, частицы лунного реголита — это осколки с острыми, как бритва, краями. Их форма крайне неправильная и зазубренная, напоминающая стеклянные осколки или микроскопические занозы. Анализ образцов, доставленных советскими станциями «Луна» и американскими миссиями «Аполлон», показал, что более 95% частиц меньше миллиметра, и большинство из них имеют размер от 40 до 100 микрометров. К тому же, из-за особенностей лунной гравитации и электрических полей, эти микрочастицы могут левитировать и даже быстро вращаться, совершая десятки и сотни тысяч оборотов в секунду. Такая «микро-дрель» с алмазной крошкой способна проникнуть куда угодно.
Последствия для технологий и людей катастрофичны. Эта абразивная пыль царапает оптику, солнечные батареи и иллюминаторы, резко снижая их эффективность. Она проникает сквозь самые герметичные уплотнители скафандров и шлюзов, оседая внутри жилых модулей. Вдыхание таких острых частиц представляет прямую угрозу для легких астронавтов. Учитывая, что частицы пыли могут иметь полую структуру, напоминающую «швейцарский сыр», их химическая активность и раздражающее воздействие на организм оказываются еще выше, чем у гладких частиц того же размера. Поэтому при проектировании лунных баз и оборудования ученые предлагают вводить специальный «индекс износостойкости» и прогнозировать сроки службы механизмов с учетом агрессивной среды.
Особенно остро эта проблема встает при создании транспортных средств. Движение привычных колесных луноходов будет поднимать в воздух тучи пыли, что не только ускорит износ самих механизмов, но и создаст непроглядную завесу для навигации. Именно поэтому наряду с классическими роверами рассматриваются и более экзотические варианты передвижения, например, суборбитальные ракетные аппараты, способные перебрасывать грузы и людей из одного района Луны в другой. Для их работы и для электрогенераторов потребуется топливо. Парадоксально, но в этом вопросе сама Луна может стать союзником: ее породы богаты кислородом. Опыты показали, что из лунного базальта с примесью ильменита можно выплавлять кислород, который послужит окислителем для ракетных двигателей. Водород же, вероятно, на первых порах придется доставлять с Земли. Так что, парадокс: коварная пыль, создающая столько проблем, одновременно является ключевым ресурсом для будущего. Борьба с этим коварным врагом и использование лунных богатств станут одними из главных инженерных вызовов ближайших десятилетий.
Изображение на обложке: разработано Magnific
