Новое исследование помогло ученым лучше понять лунную пыль, что сделает будущие миссии на Луну безопаснее.

Для обеспечения долгосрочного пребывания людей на Луне, специалисты столкнулись с необходимостью решения важной задачи: как безопасно и точно осуществлять посадку в условиях существующей лунной инфраструктуры.

Подъемная сила двигателей посадочных модулей поднимает в воздух облака пыли и обломков, способные повредить находящееся рядом оборудование. В период миссий «Аполлон», когда посадки были кратковременными и осуществлялись в отдаленных местах, эта проблема не представлялась столь значительной. Однако в настоящее время, с учетом планов NASA и других космических агентств по созданию постоянных лунных баз, важность понимания физики лунных выбросов возрастает.

Разгадка многолетней тайны

С 2021 года группа инженеров во главе с Жуй Ни из Университета Джонса Хопкинса, совместно с NASA и Мичиганским университетом, исследует любопытный феномен, впервые зафиксированный во время миссий «Аполлон» – радиальные полосы пыли, распространяющиеся от мест посадки. Подобный эффект был отмечен и при посадке аппарата Blue Ghost компании Firefly Aerospace, однако до настоящего времени оставался неизученным.

Новое исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Nature Communications, позволило ученым установить причину этого феномена. Согласно полученным данным, в условиях лунного вакуума выхлопные газы, выбрасываемые двигателями, формируют вихревые потоки, которые и являются причиной образования характерных пылевых узоров. Этот эффект является следствием неустойчивости Гёртлера – динамического явления, возникающего при обтекании газа неровной поверхностью.

Опасность для лунных баз

Усугубление проблемы лунной пыли связано с необходимостью создания искусственной среды обитания. В герметичных модулях, работающих на солнечных панелях и окруженных инфраструктурой, люди будут проживать. Порождённые двигателями потоки пыли действуют подобно пескоструйному аппарату, что может привести к повреждению жизненно важного оборудования.

«Эти удивительно регулярные полосы возникают не из-за характеристик места посадки, а вследствие взаимодействия сверхзвуковой струи газа с поверхностью. На Луне этот эффект проявляется наиболее интенсивно благодаря практически полному отсутствию атмосферы «, — пояснил Жуй Ни.

Эксперименты в вакуумной камере

Для изучения данного процесса специалисты воспроизвели условия лунной посадки в вакуумной камере объемом 15 футов, расположенной в Космическом центре NASA имени Маршалла. Движение частиц, их скорость и формирование кратеров фиксировали шесть высокоскоростных камер. Этот эксперимент стал первым, предоставившим детальные сведения о том, как ведет себя лунная пыль во время посадки.

Значение для будущих миссий

В рамках программы «Артемида» NASA планирует возобновить пилотируемые полеты на Луну после перерыва, длившегося полвека, с целью создания там постоянных сооружений.

«Мы помогаем оценить риски, разработать меры по их минимизации и повысить точность прогнозов эрозии при проведении посадок «, — отметил Ни. «Благодаря этим открытиям будущие миссии смогут совершенствовать подходы к посадке и снижать воздействие пылевых облаков на аппаратуру и обзор «.

В журнале было опубликовано исследование 19 июля 2025 года .