Согласно проведенным расчетам, лунная база будет подвергаться ежедневному воздействию десятков микрометеороидов, причем даже самые незначительные из них могут нанести ущерб модулю и представлять опасность для космонавтов. Тем не менее, для решения этой задачи существует проверенное решение – так называемый щит Уиппла.
По мнению специалистов NASA, наиболее подходящим местом для запланированной высадки экипажа «Артемиды III» на Луне и последующего строительства постоянной базы является район кратера Нобиле, диаметром 79 километров. Этот участок находится приблизительно в 150–200 километрах от Южного полюса Луны. Остальные рассматриваемые площадки для базы также располагаются в лунных замерзших областях».
Интерес космических держав к полярным областям Луны возник после выявления значительных запасов водяного льда. Планируется использовать воду, добытую на Луне, для разделения на водород и кислород, что позволит одновременно получать и ракетное топливо, и окислитель.
По мнению астрофизиков и инженеров из Колумбийского университета (США), Южный полюс Луны является подходящим местом для размещения постоянной станции и по еще одной причине. В своей научной работе они отмечают, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org, по их словам, было проанализировано количество микрометеороидов, которые могут обрушиться на перспективную лунную базу. Эти небесные тела имеют размеры до нескольких сантиметров и массу не более десяти граммов.
С первого взгляда этот щебень не выглядит угрожающим, однако на самом деле он движется с огромной скоростью. Поэтому даже частица песка, сопоставимая по размеру с человеческим волосом, представляет собой потенциальную опасность, а более крупные камни способны пробить корпус жилого модуля или повредить скафандр.
Для имитации воздействия ученые провели моделирование, рассматривая условную конструкцию размером 100 метров и размещая ее в тысяче различных мест на поверхности Луны. В результате анализа было установлено, что ежегодно база будет сталкиваться с 15–23 тысячами микрометеороидов. Наименьшее количество небесных тел наблюдается в районе полюсов.
Вращение Луны вокруг своей оси обуславливает следующее: за 27 дней, которые требуются для ее полного оборота в небе над полюсом, над ним постоянно вращается одна и та же группа звезд. В то время как наблюдатель, находящийся на экваторе, смог бы обозреть всю небесную сферу. В результате, к лунному экватору, а также к низким и средним широтам, метеороиды приближаются со всех сторон, тогда как к полюсам они летят преимущественно из ограниченной области неба.
Учитывая, что база будет построена не на экваторе Луны, важно определить, на какой стороне Луны она будет располагаться – на видимой или обратной. По мнению ученых, размещение на обратной стороне представляется более предпочтительным: гравитационное воздействие Земли приводит к тому, что больше метеороидов движется в направлении видимой стороны. Однако для поддержания непрерывной связи с Землей необходимо выбирать место, с которого видна наша планета.
Ученые утверждают, что решение задачи, связанной с микрометеороидами на Луне, существует: его еще в 1947 году предложил американский астроном Фред Лоуренс Уиппл. Он разработал для космических аппаратов защитный экран оригинальной конструкции, состоящий из двух стенок, между которыми располагается либо вакуум, либо легкий наполнитель. Данный принцип широко применяется в космической отрасли. На модулях Международной космической станции установлено свыше сотни защитных экранов различных типов.
Наиболее уязвима верхняя, относительно тонкая стенка. Микрометеороид, пробивая ее, сам распадается на множество мелких фрагментов. Эти фрагменты затем попадают в пустоту или в пространство, заполненное материалом, и формируют там своего рода облако. К моменту достижения нижней, более прочной стенки, это скопление теряет значительную часть своей изначальной энергии и становится гораздо менее угрожающим.
Согласно проведенным расчетам, для того чтобы преодолеть щит Уиппла на Луне, требуется частица массой от 0,069 грамма. Однако, подавляющее большинство – 99,9997% – микрометеороидов, попадающих на Луну, имеют меньшую массу. Предполагается, что небесное тело, способное пробить эту защиту, обрушится на лунную базу примерно раз в 42 года.