Физические процессы формирования и особенности плазменно-пылевой экзосферы Луны
Л.М. Зелёный†а,
А.В. Захаров‡а,
С.И. Попель§а,б,
И.А. Кузнецов*а,
Е.В. Розенфельд#в аИнститут космических исследований РАН, ул. Профсоюзная 84/32, Москва, 117997, Российская Федерация бНациональный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация вИнститут физики металлов имени М.Н. Михеева, Уральское отделение РАН, ул. С. Ковалевской 18, Екатеринбург, 620108, Российская Федерация
Обзор посвящён исследованию физических процессов, связанных с воздействием внешних факторов космического пространства: потоков микрометеороидов, солнечного излучения — на лунный реголит. Под влиянием этих факторов микрочастицы реголита могут отрываться от поверхности и левитировать. Приповерхностная плазма и левитирующие пылевые частицы формируют плазменно-пылевую экзосферу Луны. При антропогенном воздействии на лунную среду заряженные левитирующие микрочастицы могут оказывать крайне негативное влияние на инженерные системы посадочных аппаратов, деятельность и здоровье астронавтов, находящихся на Луне. В статье анализируются современные представления о физических процессах у поверхности Луны на основе сведений, полученных автоматическими лунными аппаратами, а также при проведении лабораторных экспериментов. Рассмотрены нерешённые проблемы, связанные с плазменно-пылевой экзосферой Луны, намечены основные пути их решений.
Ключевые слова: Луна, плазма, лунная пыль, солнечный ветер, микрометеороиды, реголит, экзосфера PACS:52.27.Lw, 96.12.−a, 96.20.−n (все) DOI:10.3367/UFNr.2023.09.039567 URL: https://ufn.ru/ru/articles/2024/6/a/ 001334470800001 2-s2.0-85193839331 2024PhyU...67..533Z Цитата: Зелёный Л М, Захаров А В, Попель С И, Кузнецов И А, Розенфельд Е В "Физические процессы формирования и особенности плазменно-пылевой экзосферы Луны" УФН194 569–599 (2024)
Criswell D R Photon and Particle Interactions with Surfaces in Space, Proc. of the 6th ESLAB Symp., Noordwijk, September 26-29, 1972(Astrophysics and Space Science Library) Vol. 37 (Ed. R J L Grard) (Dordrecht: D. Reidel Publ. Co., 1973) p. 545
Carrier W D (III), Olhoeft G R, Mendell W et al The Lunar Sourcebook, A User's Guide to the Moon (Eds G H Heiken, D T Vaniman, B M French) (New York: Cambridge Univ. Press, 1991) p. 475
O'Brien P O et al 50th Lunar and Planetary Science Conf., March 18-22, 2019, The Woodlands, Texas(LPI Contrib., No. 2132) (Houston, TX: Lunar and Planetary Institute, 2019)
Melosh H J Impact Cratering: a Geologic Process (New York: Oxford Univ. Press, 1989); Пер. на русск. яз., Мелош Г Д Образование ударных кратеров: геологический процесс (М.: Мир, 1994)
Brownlee D, Bucher W, Hodge P Analysis of Surveyor 3 Material and Photographs Returned by Apollo 12(NASA SP-284, Eds W F Carroll et al) (Washington, DC: NASA, 1972) p. 143
Katzan C M, Edwards J L NASA Contractor Report 4404 (Washington, DC: NASA, 1991)
Haskin L, Warren P The Lunar Sourcebook: A User's Guide to the Moon (Eds G H Heiken, D T Vaniman, B M French) (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1991) p. 357
Agrell S O et al Proc. of the Apollo 11 Lunar Science Conf., 5-8 January, 1970, Houston, TX Vol. 1 Mineraolgy and Petrology (Ed. A A Levinson) (New York: Pergamon Press, 1970) p. 93
Morris R V Lunar and Planetary Science Conf., 9th, Houston, Tex., March 13-17, 1978, Proc. Vol. 2 (New York: Pergamon Press, 1978) p. 2287
Guo Z et al Geophys. Res. Lett.49 e2021GL097323 (2022)
Lu X et al Nat. Astron.7 142 (2023)
McKay D S et al The Lunar Sourcebook: A User's Guide to the Moon (Eds G H Heiken, D T Vaniman, B M French) (New York: Cambridge Univ. Press, 1991) p. 285
Fa W et al 50th Lunar and Planetary Science Conf., 18-22 March, 2019, Woodlands, Texas ((LPI Contrib., No. 2132)) (Houston, TX: Lunar and Planetary Institute, 2019)
Mahmood A et al Proc. of the 5th Lunar and Planetary Sciences Conf. (New York: Pergamon Press, 1974) p. 2347
Vaniman D et al The Lunar Sourcebook: A User's Guide to the Moon (Eds G H Heiken, D T Vaniman, B M French) (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1991) p. 27
Alvarez R "Lunar and terrestrial sample photoconductivity" Proc. of the Sixth Lunar Science Conf., Houston, Texas, March 17-21, 1975 Vol. 3 (New York: Pergamon Press, 1975) p. 3187
Вышлов А С, Савич Н А Космические исследования16 551 (1978); Vyshlov A S, Savich N A Cosmic Res.16 450 (1979)
Васильев М Б и др Космические исследования12 115 (1974); Vasil'ev M B et al Cosmic Res.12 102 (1974)
Vyshlov A S Space Research XVI; Proc. of the Open Meetings of Working Groups on Physical Sciences, May 29 - June 7, 1975, and Symp. and Workshop on Results from Coordinated Upper Atmosphere Measurement Programs, Varna, Bulgaria, May 29-31, 1975 (Berlin: Akademie-Verlag GmbH, 1976) p. 945
Reasoner D L, Burke W J Photon and Particle Interactions with Surfaces in Space. Proc. of the 6th ESLAB Symp., Noordwijk, September 26--29, 1972(Astrophysics and Space Science Library) Vol. 37 (Ed. R J L Grard) (Dordrecht: Reidel, 1973) p. 369
Vondrak R R The Second Conf. on Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century(NASA Conf. Publ. 3166) Vol. 1 (Ed. W W Mendell, 1988) p. 337
Hodges R R, Hoffman J H Proc. of the Sixth Lunar Science Conf., Houston, Texas, March 17-21, 1975 (New York: Pergamon Press, 1975) p. 3039
Hoffman J H, Hodges R R (Jr.), Evans D E Proc. of the 4th Lunar and Planetary Sciences Conf. (New York: Pergamon Press, 1973) p. 2875
Зельдович Я Б, Райзер Ю П Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений (М.: Наука, 1966) с. 458; Пер. на англ. яз., Zel'dovich Ya B, Raizer Yu P Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena (Mineola, NY: Dover Publ., 1966)
Feuerbacher B et al Geochim. Cosmochim. Acta3 2655 (1972)
Willis R F Photon and Particle Interactions with Surfaces in Space, Proc. of the 6th ESLAB Symp., Noordwijk, September 26-29, 1972(Astrophysics and Space Science Library) Vol. 37 (Ed. R J L Grard) (Dordrecht: Reidel, 1973) p. 389
Gaier J R The Impact of Lunar Dust on Human Exploration, held 11-13 February, 2020, Houston, Texas(LPI Contrib. No. 2141) (Houston, TX: LPI, 2020), id. 5002
Carroll W F, Blair P M (Jr.) Analysis of Surveyor 3 Material and Photographs Returned by Apollo 12 (NASA SP-284) (Washington, DC: NASA, 1972) p. 23
Milwitzky B (Ed.) "Analysis of Surveyor 3 material and photographs returned by Apollo 12" NASA Report 1972 (Washington, DC: NASA, 1972)
O'Brien B J, Gaier J R Indicative Basic Issues about Lunar Dust in the Lunar Environment. White Paper for the National Academies Planetary Sciences Decadal Survey (2009)
Christoffersen R et al NASA/TP 2009-214786 (Hanover, MD: NASA Center for AeroSpace Information, 2009)
Зеленый Л М и др Вклад академической науки в развитие космической отрасли. Научные сессии Общего собрания членов РАН и общих собраний отделений РАН, апрель, 2021 г. (Под ред. А М Сергеева, В Г Бондура, А А Макоско) (М.: РАН, 2022) с. 157