Разработан новый способ дистанционного исследования лунного грунта

Российские ученые создали метод, который позволит изучать лунный грунт без прилунения. Исследование опубликовано в журнале Planetary and Space Science.

«В настоящее время результаты проводимых нами исследований снова становятся актуальными в связи с резким усилением активности в изучении естественного спутника Земли. В работах по изучению Луны наряду с Россией и США участвуют теперь Европа, Китай, Индия и Япония. Важное место в современных исследованиях, как и в прошлом, принадлежит изучению элементного состава поверхностных пород Луны», — отметил один из авторов исследования, доцент кафедры электротехники и авиационного электрооборудования Московского государственного технического университета гражданской авиации Александр Зеленский.

Уже много лет существуют так называемые пассивные методы изучения лунного грунта. Они дистанционные и не требуют прилунения. Среди таких пассивных методов выделяют гамма-спектральный, нейтронно-спектральный и рентгенофлуоресцентный. Все они основаны на исследовании естественно возбуждаемого излучения поверхностных пород Луны с орбиты ее искусственного спутника. Эти методы позволили совершить ряд открытий в изучении Луны, но у них есть свои недостатки. Главный из них — низкая интенсивность естественных потоков характеристических излучений лунных пород. Человек не в состоянии как-то влиять на них, чтобы сделать свои исследования эффективнее. Можно было бы усовершенствовать существующие методы, но это сложно, так как ученые не могут увеличить ни пространственное разрешение получаемых результатов (карт состава пород), ни точность определения их содержания.

«Принципиально новые возможности может открыть только переход к применению активных методов дистанционного элементного анализа, основанных на спектрометрии искусственно возбуждаемых в поверхностном слое грунта характеристических излучений породообразующих элементов», — рассказал другой автор исследования, профессор кафедры физической механики математико-механического факультета Санкт-Петербургского университета Евгений Колесников.

Разработанный учеными метод основан на спектрометрии характеристического рентгеновского излучения (ХРИ) лунных пород. Нужное излучение исследователи предлагают возбуждать в поверхностном слое грунта Луны с помощью электронного пучка. Специальный аппарат создаст его и направит на интересующий ученых участок поверхности спутника Земли. Затем, основываясь на анализе регистрируемого рентгеновского излучения, он определяет, из каких химических элементов состоят породы в этом месте. Таким образом можно быстро получить подробные карты состава поверхностных пород Луны. По словам ученых, для этого нужен один космический аппарат, который будет висеть на орбите в 40 километрах над нашим спутником.

«Основным преимуществом предлагаемой нами системы по сравнению с другими активными системами дистанционного элементного анализа — например, на основе применения пучков нейтральных атомов водорода — является сравнительно небольшая энергия электронов зондирующего пучка: от нескольких десятков кэВ (для элементов начала периодической таблицы) до сотен кэВ (для элементов середины таблицы). Кроме того, большие величины сечений возбуждения ХРИ позволяют при сравнительно низких уровнях тока зондирующего пучка создать на орбите аппарата-носителя системы потоки характеристического рентгеновского излучения элементов лунных пород с интенсивностью, достаточной для их надежной регистрации на фоне возбуждаемого одновременно с ХРИ тормозного излучения электронов пучка, а также фоновых потоков рентгеновского излучения естественного происхождения», — подчеркнул Колесников.

С помощью нового метода ученые смогут составлять более подробные, чем раньше, карты поверхностных пород Луны, определять связи форм рельефа с элементным составом, а также анализировать состав пород отдельных участков лунной поверхности, которые будут особенно интересны. В перспективе это может пригодиться для освоения Луны.