О необычных эффектах лунной пыли ученым известно из нескольких источников: фото сияющего пылевого зарева передавали еще американские посадочные аппараты Surveyor, эти эффекты регистрировали оптические приборы советского «Лунохода», их наблюдали американские астронавты. Образцы реголита впервые доставили на Землю автоматические аппараты «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24», а также американцы по программе «Аполлон». А об агрессивных свойствах лунной пыли рассказали именно американские астронавты, которые высаживались на поверхность спутника в рамках пилотируемого проекта Apollo с 1969 по 1972 годы. Но обо всем по порядку.
Для начала разберемся, что представляет собой лунная пыль и что доподлинно известно ученым. Слой пыли на поверхности Луны образуется в результате «бомбардировки» скальной породы спутника микрометеоритами. За несколько миллиардов лет частицы реголита измельчились до микронных размеров. Если посмотреть на одну из них под микроскопом, мы увидим остроконечную оплавленную минеральную субстанцию с вкраплением кварца и железа.
— Почему она имеет острые окончания?
— Потому что на Луне нет ни ветра, ни воды, которые на Земле сглаживают наши земные пылинки и песок на берегу моря.
— А из-за чего пыль поднимается на высоту нескольких метров?
— Это происходит в основном из-за фотоэмиссии электронов с поверхности Луны — в результате этого освещенная поверхность Луны заряжается положительно, а облако фотоэлектронов над ней — отрицательно. Из-за разницы потенциалов и возникает электрическое поле, которое поднимает мельчайшие частицы реголита — лунную пыль — вверх.
Есть экспериментальные факты подъема таких частиц над поверхностью в районе терминатора (это граница света и тени), где создаются условия для наблюдения свечения этих частиц, рассеивающих солнечное излучение, — если наблюдатель находится в тени и смотрит в сторону горизонта, за которым скрылось Солнце, то он может наблюдать «пылевое зарево».
— Расскажите об агрессивных свойствах пыли. Как ей удается выводить из строя космическую технику?
— Согласно теоретическим расчетам, левитирующие частицы лунной пыли обладают энергией, которая, в частности, заставляет их вращаться вокруг своей оси, при этом скорость такого вращения может достигать десятков и сотен тысяч оборотов в секунду. В совокупности со своей остроконечной формой вращающие пылинки по своему воздействию напоминают азиатское холодное оружие ниндзя — сюрикены, или микроскопическую циркулярную пилу, и за счет этого, как мы считаем, обладают повышенной способностью агрессивно воздействовать на любую поверхность. Соответствующих исследований, достоверно подтверждающих это свойство, мы пока не проводили. Но, видимо, именно из-за повышенной адгезии частицы осаждаются на скафандры и проникают через резиновые уплотнители посадочных аппаратов. Известно, что лунная пыль затрудняла работу робототехнических систем, бурение грунта и многие другие механизированные работы.
Вот что рассказывал о лунной пыли астронавт экспедиции Apollo-17 Юджин Сернан: «...это поразительная вещь. Она мягкая, как снег, но в то же время напоминает абразив. Она цеплялась к скафандрам, перчаткам, прилипала к ботинкам, ко всем открытым поверхностям и даже проникала через некоторые поверхности». Астронавты даже определили ее запах — она напомнила им отработанный порох. Конечно, почувствовать запах прямо на Луне они никак не могли — это случилось после работы, когда первопроходцы пытались тщательно очистить свою одежду перед тем, как войти в посадочный модуль. Несмотря на все попытки избавиться от пыли во внешнем отсеке, она все равно попадала внутрь.
— Откуда мог появиться запах пороха?
— Конечно, к пороху лунная пыль не имеет никакого отношения. Видимо, попадая из естественной обстановки лунного вакуума в атмосферу посадочного модуля, частицы пыли окисляются или взаимодействуют с другими молекулами атмосферы корабля, образуя вещества, запах которых напоминает запах пороха.
Астронавты чувствовали не только запах пыли — некоторые жаловались на раздражение дыхательных путей и кожи после возвращения в посадочный модуль. Не исключено, что токсичность лунной пыли может отражаться и на будущем состоянии здоровья космонавтов. Так, группа ученых из Института биохимии им. А.В.Палладина Национальной академии наук Украины установила, что ультрадисперсные частицы могут длительное время сохраняться в носовой полости, бронхах и альвеолах легких.
Сейчас, собрав все, что известно о лунной пыли, ученые хотят создать специальный прибор для установки на российский посадочный аппарат «Луна-25». Им важно измерить концентрацию частиц над поверхностью Луны, их массу, заряд, скорость. Кстати, кроме той скорости, что они развивают, вращаясь вокруг своей оси, пылинки под действием электростатических сил и силы тяготения еще двигаются и над поверхностью Луны — у них есть своя траектория, и ее особенности также хотели бы узнать специалисты ИКИ РАН при помощи создаваемого прибора.
— Создание прибора — дело непростое, — говорит Захаров, — ведь мы только приблизительно знаем параметры частиц, которые собираемся изучать. С этой целью мы сделали вакуумную установку, которая моделирует условия у поверхности Луны. В ней есть инжектор пылевых заряженных частиц, и эти частицы воздействуют на макет нашего прибора, «отлавливает» их и регистрирует. Вот только роль пыли из реголита у нас пока играет металлический порошок — частицы размером в десятки микрон. В будущем мы все же намерены заменить их на силикатные, которые более похожи на «лунные».