NASA приближается к созданию первой лунной базы для человечества, выбрав три научных исследования, направленных на ответы на ключевые вопросы о проживании на поверхности Луны. Миссии будут искать подземные пещеры, которые могли бы служить убежищем для астронавтов, исследовать скрытые залежи лунного льда и контролировать экосистемные угрозы, которые могут представлять опасность для будущих исследователей.
Новые приборы и технологии были отобраны в рамках программы NASA Payloads and Research Investigations on the Surface of the Moon (PRISM). Они будут доставлены на поверхность Луны через инициативу агентства CLPS (Commercial Lunar Payload Services) как часть Программы лунной базы.
Каждое исследование нацелено на решение отдельной задачи, связанной с созданием длительного присутствия человека на Луне. Ученые изучат потенциальные природные укрытия, выявят ресурсы, которые астронавты могли бы использовать, и исследуют опасные условия, которым будущие обитаемые модули и оборудование придется противостоять. Совокупные результаты поддержат программы NASA Artemis и Moon Base в ходе работы над долгосрочной лунной экспансией.
Мониторинг лунных землетрясений и других опасностей Луны
Первое исследование, Lunar Environment Monitoring Station — South Pole (LEMS-SP), создаст автономную станцию для долговременного отслеживания экологических условий и потенциальных угроз.
Одним из её заданий будет обнаружение микрометеороидов — крошечных частиц космического мусора, которые врезаются в лунную поверхность. В отличие от Земли, у Луны отсутствует плотная атмосфера, способная сжечь большинство входящих объектов, поэтому такие столкновения представляют опасность для будущего оборудования и обитаемых модулей.
Станция также будет измерять содержание летучих веществ в чрезвычайно тонком внешнем слое газов Луны. Отслеживание этих материалов поможет ученым лучше понять, как меняется лунная среда со временем.
Другой важный инструмент — короткопериодный сейсмометр, предназначенный для регистрации вибраций и сейсмической активности, включая лунотрясения. Эти измерения могут выявить опасности, которые NASA должно учитывать при проектировании конструкций и установке чувствительного оборудования на лунной поверхности.
Собирая данные об ударах, сейсмической активности и окружающей среде, LEMS-SP сможет помочь инженерам разработать более безопасную и надежную инфраструктуру для постоянной лунной базы.
Руководить исследованием будет доктор Мехди Бенна из Университета Мэриленда, Балтимор Каунти.
Поиск скрытых пещер под поверхностью Луны
Второе исследование изучит одну из самых интригующих возможностей Луны: огромные подземные проходы, которые могли бы служить естественными укрытиями для астронавтов.
Под названием Geophysical Instruments for Marius Lunar pit Investigation (GIMLI) миссия исследует Воронку Мариус Хиллс — отверстие в лунной поверхности, которое может вести в обширную подземную лавовую трубу.
Лавовые трубы формируются, когда наружный слой текущей лавы охлаждается и затвердевает, в то время как расплавленная порода продолжает двигаться под ним. После того как лава уходит, остаются пустые туннели. Ученые полагают, что подобные образования могут существовать под частями вулканических районов Луны.
GIMLI будет использовать геофизические измерения, чтобы изучить, что находится под воронкой, и определить, соединяется ли она с более крупным подземным проходом. Результаты также дадут новые сведения о вулканических процессах, формировавших лунный ландшафт.
Если будут подтверждены большие подземные пространства, это может дать важное преимущество для будущих человеческих миссий.
Поверхность Луны подвергается сильным перепадам температур, вредному ионизирующему излучению и частым ударам мелких космических камней. Подземные лавовые трубы могли бы обеспечить более стабильные температуры и естественную защиту от этих угроз.
Вместо полного упования на искусственные защитные конструкции на поверхности будущие астронавты могли бы использовать некоторые существующие геологические образования Луны в качестве укрытий.
Подтверждение наличия и размеров таких подземных пространств могло бы повлиять на выбор мест для размещения будущих поселений и на их конструктивные решения.
Главным исследователем GIMLI будет доктор Натаниль Путциг из Института планетарных наук (Planetary Science Institute).
Поиск скрытого льда и пригодных лунных ресурсов
Третье исследование сосредоточится на ещё одном ресурсе, который может быть необходим для длительного присутствия человека на Луне: водяном льде.
Пробный прибор Depth Imager with Spectral and Color Optics (DISCO) предназначен для первых прямых измерений с лунной поверхности льда, сохраненного внутри небольших исключительно холодных областей, известных как микро-холодовые ловушки.
Эти участки могут оставаться достаточно холодными для сохранения льда, поскольку получают мало или вообще не получают прямого солнечного света. Определение местонахождения льда, оценки его количества и распределения поможет ученым понять, может ли он стать практическим ресурсом для будущих лунных миссий.
Доставка воды с Земли дорогостоящая. Нахождение доступного льда на Луне в перспективе может позволить астронавтам получать воду на месте и перерабатывать её в кислород и водород для других нужд.
DISCO также исследует физические свойства лунной поверхности.
Одной из задач является понимание процессов, происходящих при посадке космического аппарата. Струя реактивных газов может выбивать пыль и рыхлый материал с поверхности, что потенциально влияет на соседнее оборудование и конструкции.
Исследователи также изучат стабильность грунта, чтобы лучше понять, насколько безопасно могут перемещаться астронавты, роботизированные транспортные средства и прочее оборудование по поверхности.
Совмещение этих измерений поможет NASA разработать более безопасные процедуры посадки и операций на поверхности, а также продвинуть технологии, которые способны превращать лунный лёд в полезный ресурс для Программы лунной базы.
Руководителем исследования DISCO будет доктор Ариэль Дойч из исследовательского центра Эймс NASA в Силиконовой долине Калифорнии.
Создание основы для первой лунной базы человечества
Вместе три исследования решают одни из важнейших задач, стоящих перед установлением постоянного человеческого присутствия за пределами Земли.
LEMS-SP поможет ученым понять экологические угрозы, GIMLI исследует, могут ли подземные лавовые трубы обеспечить естественную защиту, а DISCO изучит потенциальные источники воды и поведение лунной поверхности.
Результаты могут повлиять практически на всё: от выбора мест для будущих обитаемых модулей до конструкции оборудования и разработки систем, позволяющих астронавтам использовать имеющиеся на Луне ресурсы.
«Каждый новый отбор в рамках PRISM укрепляет нашу способность доставлять амбициозную, преобразующую науку на лунную поверхность», — сказал Брэд Бейли, директор офиса по интеграции стратегии исследований освоения в Научном управлении миссий NASA. «Эти исследования демонстрируют, как программы Artemis и Moon Base расширяют границы лунных исследований, продвигая инновационные технологии, углубляя наше понимание лунной среды и прокладывая путь для будущих пилотируемых миссий».
NASA стремится увеличить частоту своих лунных миссий в подготовке к созданию лунной базы. Эти миссии доставят научные приборы и новые технологии, призванные укрепить лидерство США в космической науке, поддержать устойчивое присутствие на Луне и подготовить почву для более масштабных пилотируемых исследований.
Инициатива CLPS агентства играет центральную роль в этом усилии, сотрудничая с американскими компаниями для транспортировки научных, исследовательских и технологических полезных грузов на поверхность Луны и на орбиту.
Помимо помощи в обустройстве жизни и работы астронавтов на Луне, полученные в ходе этих исследований знания могут оказаться ключевыми для долгосрочной цели NASA — отправки людей на Марс.
