Основным источником камней на поверхности Луны стали ударные кратеры, появившиеся от падений метеоритов. Они не видны на изображениях из-за ограниченного разрешения фотоснимков, поэтому о них могут разбиться лунные аппараты при посадке. Ученые исследовали распределение крупных камней и глыб в разных точках Луны – в районе посадки советского Лунохода-1 в Море Дождей, на плато Аристарх в Океане Бурь и в материковой горной области на обратной стороне Луны. В результате они получили математические модели, с помощью которых можно рассчитать распределение камней размером от 20 см до 1,5 м. Это позволит безопасно опускать посадочные аппараты на лунную поверхность.

Работу провели сотрудники лаборатории геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН.

Для исследования использовались изображения лунной поверхности с разрешением 0,50–0,72 м. Крупные камни обладают более высокой отражающей способностью, чем мелкозернистый материал реголита, и легко дешифрируются даже при большой высоте Солнца над горизонтом. По данным луноходов и посадочных космических аппаратов, основная масса камней на поверхности – размером от 1–2 до 40–50 см. Из-за своих небольших размеров они не видны на изображениях, полученных с орбитальных лунных аппаратов.

Исследования показали, что из-за дробления и выброса подстилающих скальных пород (самый нижний слой почвы) размеры камней и их количество вокруг свежих ударных кратеров резко возрастает. Вблизи относительно крупных кратеров диаметром в несколько сотен метров и более могут наблюдаться россыпи крупных глыб, размером в нескольких метров. Наиболее крупные камни, как правило, сосредоточены в пределах вала ударного кратера. Внутри кратеров концентрация камней также в несколько раз превышает их количество за его пределами. С удалением от кратера размеры и плотность распределения камней заметно уменьшаются.

Исследованные учеными типы местности на Луне отличаются разным распределением камней. Морские равнины характеризуются наименьшей плотностью камней по сравнению с Плато Аристарх и материковой местностью. Материковая местность по сравнению с морскими равнинами при аналогичной межкратерной плотности камней характеризуется в два раза большей средней плотностью камней размером 1,5 м и более. Переходная местность Плато Аристарх отличается не только более высокой плотностью камней, которая почти в три раза выше плотности на морских равнинах, но и более однородным их распределением. При этом межкратерная плотность камней более чем на порядок выше значений на морской и материковой местности.

«На основе исследованного распределения плотности камней размером от 1,5 м получена математическая модель кумулятивного распределения камней больше заданного диаметра N>D, в которой коэффициенты и показатель степени в функции ƒ(D) определяются методом аппроксимации для каждого из типов местности. Модель хорошо согласуется с наблюдаемыми данными и позволяет также оценить плотность наиболее опасных для посадочных космических аппаратов камней в невидимом с орбиты диапазоне размеров от 0,2 до 1,5 м», – отметил заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Евгений Слюта.

Для каждого района посадки сотрудниками ГЕОХИ РАН создается инженерная модель поверхности, включая оценку распределения плотности камней в диапазоне определенных размеров, на основе которой инженерами со стороны заказчика рассчитываются определенные параметры посадочного аппарата, в том числе вероятность встречи опасных камней, величина которой должна соответствовать утвержденным требованиям по безопасной посадке. В противном случае выбирается другое, более безопасное место посадки.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки России. Результаты опубликованы в одном из ведущих международных научных журналов.

Источник: Минобрнауки России.