Высадка звездолетов на Луну может «уменьшить или уничтожить возможность понять происхождение естественного ледяного реголита на поверхности», говорится в новом исследовании.
Есть вероятность, что на дне южнополярных кратеров на Луне могут скрываться огромные запасы водяного льда.
Простите за космический жаргон, но эти суперхолодные места — «где не светит солнце» — обозначаются как постоянно затененные области или PSRs. Эти холодные ловушки южного полюса, если они действительно содержат тонны водяного льда, идеально подходят для переработки этого ресурса в питьевую воду, кислород и даже ракетное топливо.
По прогнозам, в общей сложности от двух тонн до 60 тонн поверхностной воды было занесено на карту проекта NASA Lunar Reconnaissance Orbiter Lyman Alpha Mapping Project, что является заманчивым объемом прямо на дне крупных южнополярных кратеров, находящихся в постоянной тени. Основная задача LAMP — найти водяной лед в глубоких полярных кратерах.
Но новые исследования заставляют задуматься.
Загрязнение грузов
Могут ли человеческие посадочные системы, приземляющиеся на Луну, поставлять воду из выхлопных труб своих ракет, тем самым загрязняя этот запертый нектар au naturel?
Недавно опубликованная исследовательская работа — «Возможный антропогенный вклад в поверхностный ледяной реголит в лунных полярных кратерах, наблюдаемый с помощью LAMP: A Comparison of Apollo and Starship Landings» («Сравнение посадок «Аполлонов» и звездолетов») — в ней рассматриваются такие последствия.
Это исследование, опубликованное в журнале The Planetary Science Journal, возглавил Билл Фаррелл, старший научный сотрудник Института космической науки в Колумбии, штат Мэриленд.
Родная вода
Как отмечается в исследовании, звездолет компании SpaceX, выбранный NASA для посадки луноходов Artemis на лунную поверхность, может стать ракетой-шутихой в том, что касается местного водяного льда.
Как отмечается в статье, посадочный шлейф звездолета в некоторых случаях способен доставить на PSRs более 10 тонн воды.
«Этот антропогенный вклад, возможно, наложится на естественный ледяной реголит на самой верхней поверхности и смешается с ним», — говорится в отчете. «Возможным следствием этого является то, что происхождение собственного поверхностного ледяного реголита, которое до сих пор не определено, может быть потеряно, поскольку он смешивается с внешним антропогенным вкладом».
Посадки «Аполлонов
В исследовательской работе также рассматривается деятельность человека в прошлом, например, посадка лунного модуля «Аполлон». Могли ли эти выхлопные газы, образовавшиеся в результате исторических посадок, вытеснить часть или всю поверхностную воду PSR, которую сейчас наблюдает LAMP на борту Lunar Reconnaissance Orbiter?
Ответ на этот вопрос отрицательный, считает исследовательская группа. Посадки «Аполлонов» обеспечили лишь очень малую часть поверхностной воды в PSRs — менее 1%. Это незначительная доля воды по отношению к внутренним поверхностным водам PSR, сообщают они.
«Однако посадки звездолетов в южной полярной области могут привнести существенный вклад воды в PSRs, возможно, превысив массу существующего поверхностного инея в PSRs всего за четыре посадки», — отмечается в статье.
В результате ожидается, что естественный водный слой в PSRs будет изменен (замутнен/смешан) посадками звездолетов. «Эта дополнительная антропогенная водная масса, выпавшая на поверхность PSRs, может уменьшить или уничтожить возможность понять происхождение естественного, природного поверхностного ледяного реголита», — предполагают ученые.
Моделирование экзосферы
Фаррелл рассказал Space.com, что он и его коллеги определили количество воды, попавшей в высокоширотный полярный регион из посадочных шлейфов при посадке «Аполлонов» 20-го века и при посадке звездолетов 21-го века.
Для исследования использовалась работа по моделированию экзосферы, выполненная Парвати Прем (Parvathy Prem), планетологом из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. С ее помощью было выяснено количество поверхностной воды, которая выходит из атмосферы и мигрирует в полярные холодные ловушки.
«Оказалось, что около 20% воды из высоких широт попадает в постоянно затененные кратеры на южном полюсе», — говорит Фаррелл.
Разные источники?
Интересно, что выходной сигнал LAMP с Lunar Reconnaissance Orbiter немного загадочен.
«На сегодняшний день исследователи просто не знают происхождения этого наблюдаемого с помощью LAMP ледяного реголита на верхней поверхности в холодных ловушках, — пояснил Фаррелл. Это может быть проявлением более глубокого льда, который был обнаружен нейтронными спектрометрами на орбитальном аппарате NASA Lunar Prospector и LRO.
Однако это может быть и один или несколько совершенно разных источников, добавил Фаррелл, возможно, активных и постоянных, таких как миграция воды под действием солнечного ветра или поступление воды от микрометеороидов.
«Если большой аппарат доставит в холодные ловушки десятки тонн воды, исследователи могут потерять возможность однозначно определить источник этого верхнего поверхностного льда», — сказал Фаррелл. «Такая возможность будет упущена».
Проверить эффект
Фаррелл и коллеги предлагают использовать существующие и будущие орбитальные и посадочные аппараты для проверки влияния полярных посадочных аппаратов на холодные ловушки в PSRs.
Одно из предложений заключается в том, чтобы аппараты, находящиеся на орбите, тщательно исследовали южнополярные PSRs как до, так и после полярных посадок звездолетов. Собранные данные могли бы определить влияние посадки ракеты на естественный, присущий поверхности ледяной реголит.
Перед первой высадкой человека на «Artemis» (в настоящее время сценарий «Artemis 3») «Звездолет» совершит демонстрационную посадку, и влияние этой посадки на PSRs можно будет отслеживать с помощью аппаратов, совершающих облет Луны.
Наземная правда
Что касается «наземной правды», то пока еще не запущенный NASA Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) мог бы пошарить вокруг, чтобы изучить доставку воды звездолетом.
VIPER и его набор инструментов должны быть готовы к работе до приземления звездолета. VIPER мог бы впервые на месте определить «коэффициент улавливания» PSR, используя в качестве известного источника химический состав двигателя, выброшенный звездолетом при посадке, говорится в статье.
