Геотехнические свойства мерзлого реголита в полярных областях Луны
1 ноября 2025 г.
Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН изучили геотехнические и прочностные характеристики мерзлого лунного реголита с разным содержанием водяного льда на примере аналога лунного грунта VI-75. Результаты опубликованы в журнале Solar System Research.
Даже небольшое содержание воды в грунте при низких температурах значительно изменяет его физические и механические свойства. Исследования показали, что содержание водяного льда в лунном грунте увеличивает его прочностные характеристики в десятки раз и приближает грунт по своим свойствам к плотным горным породам.
В полярных областях Луны, где предполагается размещение Международной научной лунной станции и планируются основные миссии для изучения Луны, реголит может содержать до нескольких процентов воды и других летучих веществ в виде льда. Для проектирования различных грунтозаборных устройств и лунной инфраструктуры необходимо понимать, как ведет себя лунный грунт при низких температурах с содержанием замороженных летучих компонентов.
Замороженные летучие компоненты считаются ценным и необходимым ресурсом для обеспечения станции и освоения Луны. Воздействие содержания замороженных летучих компонентов на физико-механические свойства реголита исследовалось на примере лунного грунта-аналога VI-75, который также был разработан в лаборатории ГЕОХИ РАН, и хорошо себя зарекомендовал в качестве аналога реального реголита по физико-механическим свойствам.
В работе исследуются такие дополнительные физико-механические характеристики лунного грунта-аналога VI-75, как угол естественного откоса и коэффициент постели, необходимый для моделирования и расчетов критических нагрузок при проектировании и размещении элементов инфраструктуры на лунной поверхности. Лунный реголит и грунт-аналог характеризуются низкими показателями коэффициентов несущей способности при минимальной плотности, но с увеличением плотности эти параметры возрастают на несколько порядков.
Присутствие воды в виде льда в лунном грунте увеличивает его прочностные характеристики. Угол внутреннего трения грунта-аналога VI-75 с влажностью 5% при низких температурах увеличивается по сравнению с сухим грунтом с 27° до 67°, то есть более чем в два раза, а удельное сцепление – с 13,5 до 163,9 кПа – более чем на порядок. При увеличении содержания льда до 10% удельное сцепление в грунте возрастает еще в три раза – до 486,2 кПа.
«Мы хорошо знаем физические свойства сухого лунного грунта и почти ничего не знаем о свойствах лунного грунта с содержанием льда в полярных областях Луны. Полученные экспериментальные данные необходимы для проектирования таких грунтозаборных устройств, как буровых установок и манипуляторов на посадочных аппаратах "Луна-27" и луноходах, а также для проектирования перспективного лунного строительства», – прокомментировал заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН к.г.-м.н. Е. Н. Слюта.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.
Источник: РАН / пресс-служба Минобрнауки России.