У Луны нет ни значительной атмосферы, ни погоды, ни ветра. Тем не менее, он сталкивается с невидимой бомбардировкой, более безжалостной, чем любой земной шторм, постоянным дождем из микрометеоритов, крошечных фрагментов камня и металла, движущихся со скоростью до 70 километров в секунду. В то время как программа НАСА «Артемида» готовится к созданию постоянной лунной базы, понимание этой скрытой угрозы стало критически важным для обеспечения безопасности будущих астронавтов.

Новый анализ, проведенный Даниэлем Яхаломи, опубликован в arXiv Сервер препринтов подсчитывает, насколько интенсивной будет эта бомбардировка. Используя инженерную модель метеороидов НАСА, исследователи рассчитали частоту столкновений для гипотетической лунной базы размером примерно с Международную космическую станцию. Цифры отрезвляют — от 15 000 до 23 000 столкновений в год с частицами весом от миллионной доли грамма до 10 граммов.

Это не легкие столкновения. Даже частица массой всего 1 микрограмм, которая была бы невидима невооруженным глазом, ударяется с достаточной энергией, чтобы разрушить металл и потенциально проколоть оборудование. В отличие от Земли, где наша плотная атмосфера испаряет большую часть мусора, прежде чем он достигнет земли, лунный вакуум не обеспечивает такой защиты. Каждый микрометеорит, приближающийся к поверхности Луны, вступает в контакт на гиперскорости.

Тем не менее, угроза не одинакова по всему лунному ландшафту. Команда Яхаломи обнаружила, что частота столкновений варьируется в зависимости от местоположения, при этом лунные полюса испытывают наименьшую бомбардировку, что является приятной новостью, поскольку НАСА нацелилось на южный полюс для своей первой базы Artemis. Самые высокие коэффициенты столкновений наблюдаются вблизи подземной долготы, области, которая постоянно обращена к нашей планете. Между этими крайностями коэффициенты ударов варьируются примерно в 1,6 раза.

Почему местоположение имеет значение? Ответ кроется в сложных отношениях Луны с Землей и Солнцем. Орбита Луны защищает определенные регионы от метеороидных потоков, в то время как другие области остаются более открытыми. Понимание этих закономерностей помогает планировщикам миссий выбирать места, которые обеспечивают естественную защиту наряду с другими потребностями, такими как доступ к водяному льду и связь с Землей.

Системы защиты будут необходимы независимо от местоположения. Исследователи смоделировали, как алюминиевые щиты Уиппла, те же многослойные системы бамперов, которые используются на Международной космической станции, будут работать на Луне. Эти щиты работают, фрагментируя входящие частицы на жертвенном внешнем слое, распределяя энергию удара до того, как она достигнет критически важного оборудования или стен жилых помещений.

Анализ предоставляет разработчикам миссии математическую зависимость, описывающую, сколько ударов может проникнуть через экранирование, исходя из технических характеристик и местоположения щита. Это позволяет инженерам рассчитать точную толщину защиты, необходимую для снижения риска до приемлемого уровня без добавления ненужной массы к конструкциям, запускаемым с Земли.

Для астронавтов, живущих месяцами на лунной базе, этот в основном невидимый дождь из обломков станет частью повседневной жизни, напоминанием о том, что даже на нашем ближайшем небесном соседе,ПАС остается принципиально враждебным по отношению к нашему присутствию.