Предложен новый способ разведки залежей водяного льда на Луне — бесценного ресурса для баз на спутнике

Американские геофизики разработали новый метод обнаружения скрытого под поверхностью Луны водяного льда. Это бесценный ресурс для поддержания лунных баз — источник воды и кислорода для людей и топлива для возвращающихся на Землю ракет. В конечном итоге наличие залежей водяного льда на Луне будет определять космическую экономику полётов к спутнику, Марсу и даже по всей системе.

В опубликованной на днях работке группа учёных из США показала, что насыщенный льдом реголит обладает существенно большей жёсткостью, чем сухой. В результате скорость распространения в нём сейсмических волн может возрастать в два-три раза, а границы ледяных залежей должны частично отражать энергию сейсмических колебаний. Такие отражения и изменения времени прихода волн позволят не только обнаруживать лёд, но и приблизительно оценивать его количество.

Для проверки модели учёные использовали измельчённую вулканическую породу из Аризоны, по механическим свойствам близкую к лунному грунту. Образцы охлаждали и помещали в небольшую криогенную вакуумную камеру. Также установка подключалась к рентгеновскому каналу синхротрона и позволяла при помощи микротомографии наблюдать, как лёд заполняет микроскопические поры между частицами реголита и изменяет его деформацию в условиях низкой температуры и вакуума. Полученные данные легли в основу физической модели упругих свойств замёрзшего лунного грунта.

Затем исследователи объединили лабораторные измерения с температурными картами южной полярной области Луны и компьютерным моделированием лунотрясений. Температурная модель помогла выделить кратеры, в которых лёд мог сохраняться миллиарды лет, а сейсмические расчёты показали, как волны будут преломляться, ускоряться и отражаться от подземных ледяных слоёв. Разработанная система пока описывает структуру грунта на глубине примерно до 800 метров. Расчёты также указывают, что залежи различного происхождения и строения будут по-разному отображаться на сейсмической картине, позволяя точно понимать объём и характер залежей.

На практике источником волн могут стать естественные лунотрясения, падения метеоритов или работа буровых установок посадочных аппаратов и роверов. Сейсмометры либо чувствительные акселерометры смогут регистрировать отклик грунта и выявлять залежи, недоступные для выявления орбитальными спектрометрами, которые исследуют преимущественно верхний слой поверхности.

Новую методику предполагается проверить возле южного полюса Луны, где постоянно затенённые кратеры считаются наиболее вероятными хранилищами водяного льда. Также состав летучих веществ из этого региона Луны способен сохранить сведения о доставке воды во внутреннюю часть Солнечной системы миллиарды лет назад.

Добавим, первый современный датчик сейсмической активности на Луну вскоре доставит китайская миссия «Чанъэ-7», что произойдёт до конца текущего года. Позже сейсмические датчики будут устанавливать астронавты при высадке на Луну в 2028 году или позже. Вода крайне важна для поддержки жизнедеятельности лунных баз и её будут искать всеми доступными способами, включая сейсмический.