Луноходы, двигаясь по темным участкам Луны, могут накапливать электрический заряд на колесах, который угрожает их электронике. В журнале Advances in Space Research Билл Фаррелл из Института космических исследований Колорадо и Майк Циммерман из Университета Джонса Хопкинса описали практические меры, позволяющие снизить этот риск и безопасно исследовать поверхность.
Заряд появляется из-за трибоэлектрического эффекта: колеса скользят по сухому и зернистому реголиту — лунной пыли и камням, почти не проводящим электричество. Если заряд накапливается слишком сильно, могут возникнуть разряды, опасные для приборов. Обычно лишний заряд рассеивает солнечный ветер — поток заряженных частиц от Солнца, который повышает проводимость среды. Но на Луне такие условия встречаются не всегда.
Особенно опасны районы с дефицитом плазмы. На ночной стороне Луны формируется длинный плазменный «след», где плотность частиц падает, и заряд рассеивается медленнее. В постоянно затененных полярных кратерах, где могут храниться вода и углекислый газ, риск увеличивается.
Моделирование показало, что безопасная скорость лунохода при низкой плотности плазмы должна быть крайне мала — ниже 0,2 см в секунду. Если скорость выше, токи трибоэлектрического заряда превышают токи рассеивания, и колесо быстро накапливает заряд. Траектория движения тоже влияет — навстречу солнечному ветру поток плазмы плотный, а по «тени» кратера аппарат попадает в область локального мини-следа, где заряд растет быстрее.
Исследователи также изучили, как колеса марсохода должны быть электрически соединены с его корпусом. Хотя изоляция колес может показаться способом защиты бортовой электроники, она на самом деле ограничивает рассеивание заряда, только усугубляя проблему.
Эти данные показали, как космическая погода создает реальные риски для миссий на Луне. Учет этих факторов на ранних этапах проектирования поможет безопаснее изучать самые труднодоступные и научно ценные участки поверхности.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как астронавты будут чинить свое снаряжение, используя воздух.
