Сотрудники лаборатории геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) изучили геотехнические и прочностные характеристики мерзлого лунного реголита с разным содержанием водяного льда на примере аналога лунного грунта VI-75.

Даже небольшое содержание воды в грунте при низких температурах значительно изменяет его физические и механические свойства. Исследования показали, что содержание водяного льда в лунном грунте увеличивает его прочностные характеристики в десятки раз и приближает грунт по своим свойствам к плотным горным породам.

В полярных областях Луны, где предполагается размещение Международной научной лунной станции и планируются основные миссии для изучения Луны, реголит может содержать до нескольких процентов воды и других летучих веществ в виде льда. Для проектирования различных грунтозаборных устройств и лунной инфраструктуры необходимо понимать, как ведёт себя лунный грунт при низких температурах с содержанием замороженных летучих компонентов.

Замороженные летучие компоненты считаются ценным и необходимым ресурсом для обеспечения станции и освоения Луны. Воздействие содержания замороженных летучих компонентов на физико-механические свойства реголита исследовалось на примере лунного грунта-аналога VI-75, который также был разработан в лаборатории ГЕОХИ РАН, и хорошо себя зарекомендовал в качестве аналога реального реголита по физико-механическим свойствам.

В работе исследуются такие дополнительные физико-механические характеристики лунного грунта-аналога VI-75, как угол естественного откоса и коэффициент постели, необходимый для моделирования и расчётов критических нагрузок при проектировании и размещении элементов инфраструктуры на лунной поверхности. Лунный реголит и грунт-аналог характеризуются низкими показателями коэффициентов несущей способности при минимальной плотности, но с увеличением плотности эти параметры возрастают на несколько порядков.

Присутствие воды в виде льда в лунном грунте увеличивает его прочностные характеристики. Угол внутреннего трения грунта-аналога VI-75 с влажностью 5 % при низких температурах увеличивается по сравнению с сухим грунтом с 27 ° до 67 °, то есть более чем в два раза, а удельное сцепление с 13,5 до 163,9 кПа, — более чем на порядок. При увеличении содержания льда до 10 % удельное сцепление в грунте возрастает ещё в три раза — до 486,2 кПа.

«Мы хорошо знаем физические свойства сухого лунного грунта и почти ничего не знаем о свойствах лунного грунта с содержанием льда в полярных областях Луны. Полученные экспериментальные данные необходимы для проектирования таких грунтозаборных устройств, как буровых установок и манипуляторов на посадочных аппаратах Луна-27 и луноходах, а также для проектирования перспективного лунного строительства», — прокомментировал заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН кандидат геолого-минералогических наук Евгений Слюта.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты опубликованы в журнале Solar System Research.

Источник: пресс-служба Минобрнауки России.