模拟显示着陆器排气可能使月球冰的研究蒙上阴影

马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯大学应用物理实验室(APL)的科学家领导的一项新研究表明,中型月球着陆器的尾气会迅速在月球周围扩散,并有可能污染月球两极的重要科学冰块。

对2650磅(1,200千克)着陆器(大约是阿波罗登月舱干质量的四分之一)着陆时触及月球南极附近的水进行的计算机模拟显示,废气仅需几个小时即可散布在整个月球上月亮。两个月后,有30%至40%的蒸气持续留在月球大气和地表,几个月后,大约20%的蒸气最终会在两极附近冻结。

这些结果于8月11日在线发表在《地球物理研究杂志:行星》上,表明研究人员对研究月球极地陨石坑(可能追溯到数十亿年的冰)中的原生冰的兴趣在增加地球的过程中需要仔细考虑。努力使人类重返月球。

处理月球上的航天器废气并不是一个新问题。在60年代和70年代NASA的阿波罗飞行任务中,研究人员赞赏这一问题,当时他们开发了早期模型来预测尾气在月球大气中的扩散和表面污染。

APL的研究人员,这项研究的主要作者帕瓦西·普雷姆(Parvathy Prem)说:“在阿波罗飞行任务期间,排气并没有像现在那样使测量复杂化。”

在阿波罗时代,人们最感兴趣的是收集月球样品。尽管今天仍然如此,但最近在月球两极附近永久阴影的陨石坑中保存的冰的发现已将科学兴趣转移到了解月球表面和稀薄大气中水和其他挥发性分子的起源和扩散。

普雷姆说:“这些是我们能在内部太阳系中找到水源痕迹的仅有的一些地方。” 阅读该记录需要测量这些冰的成分以及各种同位素,以推断出它们可能来自何处以及如何到达那里。即使着陆器降落在数百英里之外,来自机器人或人类探索的积聚在这些冰层上的冻结废气也可能会使这些测量结果混淆。

APL的行星科学家,这项研究的合著者Dana Hurley说:“有关Parvathy的工作的有趣之处在于,它很好地表明了这种影响,尽管是短暂而短暂的,但具有全球性。”

太空组织可以预期,挥发性气体会在距着陆点 60英里(100公里)以上的月球表面上大量覆盖。

残留物的排放物最终会消失,但赫尔利指出,目前的人类登月探测计划意味着它会更频繁地发生,并且着陆器更重。

Prem警告该模型并非万无一失。其最明显的局限性在于它假设水的相互作用和“粘着”到月球表面的程度,这仍然是不确定的,但对于了解水在月球周围的运输有多么容易引起极大的兴趣。该模型还仅跟踪水蒸气,该水蒸气约占大多数着陆器排气成分的三分之一。其他排气分子(例如氢,氨和一氧化碳)的行为可能有所不同,甚至可能持续更长时间。

普雷姆说,后续工作应该包括测量在未来着陆期间和之后登陆月球周围的废气量,这将有助于缩小对这些废气“粘附”到地面的答案的范围。“但是我还建议,对废气的命运进行建模和监控应该成为月球任务开发和计划的日常工作。”

Prem解释说,关于减少废气的讨论才刚刚开始。

在一月份,NASA完成16种科技示范有效载荷,它已选择通过Artemis的程序传送到月球,包括表面外逸层的改变由兰德斯(SEAL),一个工具,将调查月球的化学反应表面时着陆以及可能已经注入的任何污染物。

普雷姆说:“无论我们是否打算,我们都将进行这种携带废气的实验。” 现在要决定我们如何处理它们。

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