Предыдущие миссии на Луну обнаружили признаки больших залежей льда в постоянно затенённых районах вблизи южного полюса Луны. Такой лёд мог бы обеспечить астронавтов питьевой водой, кислородом и ракетным топливом, снижая стоимость лунных операций.
Однако новое исследование показало, что астронавтам, возможно, не придётся копать очень глубоко или приближаться к полюсам Луны, чтобы найти водяной лёд. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Communications Earth and Environment, утверждает, что критический ресурс для будущих лунных исследователей может находиться на удивление близко к поверхности на склонах, обращённых к полюсам, в более низких широтах. Солнце светит в таких регионах под низким углом, что может способствовать накоплению льда всего в нескольких сантиметрах под поверхностью, где он будет изолирован лунным реголитом.
Небольшой наклон оси Луны означает, что кратеры и низменные районы вблизи южного полюса никогда не видят прямых солнечных лучей. Отсутствие солнечного света позволит даже поверхностным ледяным отложениям оставаться замёрзшими в течение длительного времени — возможно, миллиардов лет. Из-за вероятного присутствия льда как NASA, так и космическое агентство Китая объявили о планах высадить астронавтов вблизи южного полюса и в конечном итоге создать там постоянные аванпосты.
Места, расположенные дальше от полюсов, «также могут стать потенциальными местами для будущего человеческого обитания благодаря лучшему освещению и более гладкой топографии по сравнению с полюсами. Эти регионы представляют собой меньше технических проблем для посадки и проведения операций», — говорится в сообщении.
«Наше исследование показывает, что полюса — не единственные варианты для будущих исследований», — сказал К. Дurga Прасад, ведущий автор отчёта и планетолог из Лаборатории физических исследований в Ахмадабаде, Индия. Места, расположенные дальше от полюсов, «также могут стать потенциальными местами для будущего человеческого обитания благодаря лучшему освещению и более гладкой топографии по сравнению с полюсами».
«Этот результат полностью согласуется как с теоретическими модельными исследованиями, так и с наблюдениями, сделанными орбитальным аппаратом Lunar Reconnaissance Orbiter», — сказал Тимоти Маккланахан, заслуженный планетолог из Центра космических полётов имени Годдарда NASA, который не участвовал в исследовании.
**Первые измерения со времён «Аполлона»**
Новые данные о температуре Луны получены с помощью эксперимента ChaSTE (Surface Thermophysical Experiment) на борту посадочного модуля «Викрам», который сам был частью индийской миссии «Чандраян-3». «Викрам» совершил посадку 23 августа 2023 года на 69-й южной широте, что стало самой южной точкой посадки на тот момент.
ChaSTE собирал данные непрерывно с 24 августа по 2 сентября, незадолго до захода Солнца для работающего на солнечной энергии аппарата (лунный день длится около 29,5 земных суток). Зонд проникал в реголит на глубину 10 сантиметров с температурными датчиками, расположенными через каждый сантиметр. Прибор также нагревал реголит для измерения его теплопроводности.
ChaSTE предоставил первые прямые измерения температуры лунного подповерхностного слоя со времён миссий «Аполлон-15» и «Аполлон-17» в начале 1970-х годов. Зонды «Аполлона» пробурили глубже, чем ChaSTE, но предоставили меньше измерений верхнего 10-сантиметрового слоя. Места посадки «Аполлона» также находились близко к экватору, где температура, вероятно, остаётся слишком высокой для водяного льда даже на значительной глубине, сказал Прасад.
Посадочный модуль «Викрам» приземлился на краю мелкого кратера в обращённой к Солнцу области со склоном в 6°. ChaSTE и другие приборы на борту аппарата зафиксировали максимальную дневную температуру поверхности 355 К (81,85 °C). Это было выше, чем ожидалось на основании как моделей, так и наблюдений с помощью инфракрасного прибора Diviner на борту орбитального аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter, который составил карты температур большей части лунной поверхности. (Температура на максимальной глубине зонда варьировалась от 55 К до 85 К холоднее, чем температура поверхности, в зависимости от времени суток.)
Однако температура на ровном участке всего в 1 метре от места установки ChaSTE достигала лишь 332 К (58,85 °C), что позволяет предположить, что наклон местности может играть значительную роль в температуре подповерхностного слоя.
Результаты «подтвердили идею о том, что топографические вариации, даже в масштабе метра, оказывают существенное влияние на места, где мы можем ожидать появления водяного льда», — сказал Маккланахан.
**Под правильным углом**
Моделирование показало, что в высоких широтах склоны, направленные к полюсам под углом 14° или больше, могут оставаться достаточно холодными для сохранения льда на глубине всего нескольких сантиметров. Солнце будет падать на такие наклонные области под низким углом, сводя к минимуму нагрев, а мелкозернистый верхний слой реголита будет эффективным термическим одеялом, эффективно изолируя неглубокий подповерхностный слой.
«В зависимости от наклона можно получить большие температурные колебания даже в кратерах размером с метр. Одна сторона может быть довольно тёплой, но… на склоне, обращённом к полюсу, могут быть условия, подходящие для водяного льда».
Команда «Викрама» продолжает анализировать наблюдения ChaSTE, чтобы узнать больше о тепловых характеристиках места посадки и высоких лунных широт в целом, сказал Прасад. Кроме того, поскольку температура важна для любого лунного посадочного модуля, «будущие миссии определённо будут оснащены аналогичными приборами, которые также помогут подтвердить наши результаты», — сказал он.
Добавить комментарий