Місячний реголіт, відомий також як Місячний пил, є серйозною загрозою для місій на Місяць. Він присутній всюди на поверхні, у деяких місцях на глибині від 5 до 10 метрів, а також має грубу та липку структуру. Під час місій «Аполлон» астронавти дізналися, як цей пил прилипає до всього, включаючи їх скафандри. Більше того, він проникає навіть до їхніх місячних модулів, де прилипає до поверхонь та створює хаос у електроніці, механізмах і навіть призводить до проблем з диханням.
Це становить серйозну проблему для програми Artemis, метою якої є створення сталої програми дослідження та освоєння Місяця. Одним з ключових елементів цієї програми є Місячні ворота (Lunar Gateway) — місячне житлове середовище, яке буде обертатися навколо Місяця на протязі запланованих 15 років та сприятиме тривалим місіям на поверхню. Вплив реголіту, який вносять космонавти під час повернення з поверхні, не досліджено достатньо. У нещодавній статті група дослідників під керівництвом NASA створила фізичну модель, щоб оцінити, як реголіт може впливати на житлове середовище з плином часу.
Команду очолив Рональд Дж. Лі, провідний аерокосмічний інженер консалтингової та аналітичної компанії з Хьюстона, а також урядовий/військовий підрядник компанії Booz Аллен Гамільтон. До нього приєдналися вчені з Космічного центру NASA імені Джонсона, Центру космічних польотів NASA імені Маршалла, Європейського центру космічних досліджень і технологій ЄКА (ESTEC), а також інженерної фірми Jacobs Technology з Хьюстона та аерокосмічного підрядника Barrios Technology. Стаття, що описує їхню модель, недавно з'явилася в Acta Astronautica.
У той час як більшість метеорів, які потрапляють у земну атмосферу, згорають до досягнення поверхні, Місяць представляє безповітряне середовище. Внаслідок мільярдів ударів поверхня перетворилася на пил, утворивши дрібні кремнієві частки. Відсутність атмосфери також означає, що ці частки не піддаються впливу вітру або опадів, що робить їх грубими та нерівними. Взаємодія між цими частками та зарядженою плазмою сонячної корони (також відомою як сонячний вітер) залишає реголіт електростатично зарядженим, що змушує його прилипати до заряджених електричним струмом поверхонь.
Цей пил викликав безліч проблем під час місій «Аполлон», включаючи проблеми з терморегуляцією батарей місячного розвідувального автомобіля (LRV) під час місій «Аполлон-16» та «17». Юджин Сернан, командир місії «Аполлон-17», навіть заявив, що місячний реголіт є найбільшою проблемою для дослідження Місяця.
В найближчі роки програма Артеміди відправить астронавтів на Місяць вперше з часів ери Аполлона. Але на відміну від попередніх екіпажів, які залишили за собою різні наукові експерименти, «сліди та прапори», програма Artemis створить міцну інфраструктуру. Окрім Місячних воріт, астронавти будуть полагоджуватися на базовий табір Артеміди під час виконання наукових операцій на поверхні. У ЄКА та Китаю також є плани щодо місячної інфраструктури, відомої як Місячне селище та Міжнародна місячна дослідницька станція (ILRS) відповідно.
Це означає, що кілька космічних агентств та комерційних партнерів здійснюють запуски на поверхню та з неї, а астронавти регулярно виходять у відкритий космос. Кількість лунного реголіту, який піднімається та повертається до транспортних засобів та місць проживання, призводить до зношування скафандра і транспортних засобів, оскільки вони надзвичайно абразивні. Він також завдасть шкоди машинам, системам живлення, системам життєзабезпечення та іншим життєво важливим компонентам. Існують також ризики для здоров'я, які місячний реголіт представлятиме для астронавтів, комерційних екіпажів та місячних туристів.
На щастя, після місій «Аполлон» було проведено багато досліджень для вивчення фізичних властивостей місячного реголіту. На основі цього дослідники прийшли до висновку, що небезпека, яку представляє реголіт, є динамічною і залежить від конфігурації космічного корабля, його положення відносно Сонця та плазмового середовища. У попередньому дослідженні Лі та співавтор Гарі Л. Браун (Barrios Technology) розробили нову модель для оцінки загрози, яку реголіт становить для Lunar Gateway, яку вони назвали Програмою моделювання та аналізу місячного реголіту на орбіті (GOLDMAP).
З використанням цієї моделі Лі, Браун та їхній колектив розглянули архітектуру місії Artemis та симулювали різні аспекти. Це включало в себе природне середовище та зарядження космічного корабля з використанням специфікацій NASA для природних середовищ (DSNE), програмне забезпечення взаємодії з плазмою космічного корабля з відкритим вихідним кодом (SPIS) та дані з лабораторії Дзеркал Стюардської обсерваторії (SOML). Це було поєднано з моделлю часовозалежного перенесення частинок, для якого використовувалося програмне забезпечення Siemens STAR-CCM для характеристики гідродинаміки.
На основі цього дослідники зробили кілька висновків щодо шлюзу та можливого забруднення астронавтів, які прибувають та відбуваються за допомогою системи посадки людини (HLS). Як вони писали:
«Під час місій на поверхні Місяця елементи корабля HLS, ймовірно, будуть забруднюватися дрібними частинками реголіту на поверхні Місяця, як через природні явища, такі як електростатичні підйом та левітація на висоті кількох метрів над місячною поверхнею, так і через удари мікрометеоритів, які, як показали експерименти та моделювання, сприяють формуванню пилових скопищ як на поверхні, так і високогір'ї, а також під час діяльності людини на поверхні, включаючи рушійні системи з використанням іонних двигунів під час зльоту та посадки».
Виходить, що Місячні ворота, що є зв'язком для майбутніх досліджень та освоєння Місяця, будуть вразливі до перенесення пилу. Тому стає очевидною необхідність проведення заходів щодо дезактивації астронавтів, які повертаються з місячної поверхні. Напередодні цього Лі та його колеги підкреслюють, що перевірка моделі має бути проведена за допомогою лабораторних експериментів, проведених фахівцями та вченими NASA. Вони також рекомендують майбутні наукові прилади для виявлення та збору пилу на орбіті поза шлюзом.
Результати цих експериментів допоможуть інформувати планувальників місій NASA та операції на борту шлюза під час розгортання програми Artemis. Ймовірно, це також стане основою для майбутніх керівних принципів та «кращих практик» при роботі на поверхні Місяця.
