Российские физики нашли на спутнике Марса необычную опасность для посадочных модулей

Слабая гравитация и отсутствие атмосферы на Деймосе упрощают посадку и взлёт с его поверхности. Но эти же причины порождают и облака пыли, опасные для зондов.
Иллюстрация Елены Хавиной/МФТИ.

Группа российских физиков показала, что на освещённой стороне Деймоса (второго по величине спутника Марса) формируются облака электрически заряженной пыли. Она несёт угрозу для работы будущих посадочных модулей. Научная статья с выводами учёных опубликована в журнале Plasma Physics Reports.

Спутники Марса Фобос и Деймос – перспективные объекты для исследования космическими зондами. Их гравитационное поле в тысячи раз слабее земного. Посадка на такой объект скорее напоминает стыковку с другим аппаратом, чем приземление на планету. А главное, последующий взлёт не потребует большого количества топлива и мощных двигателей, поэтому собранные образцы можно доставить на Землю.

К сожалению, российская миссия "Фобос-Грунт" завершилась аварией. Но уже в середине 2020-х годов планируется запуск аппарата "Фобос-Грунт 2" с посадочным модулем, который должен впервые в истории доставить на Землю пробы вещества со спутника Марса.

Однако посадочным аппаратам угрожает неожиданный враг – пыль. Она состоит из крупинок грунта, образовавшегося в результате микрометеоритной бомбардировки. Из-за слабой гравитации марсианских спутников даже небольшое возмущение, связанное с посадкой исследовательского аппарата, может поднять над поверхностью массивное пылевое облако.

Кроме того, эти тела фактически не имеют атмосферы, поэтому их поверхность заряжается под действием электромагнитного излучения Солнца и плазмы солнечного ветра. В частности, фотоны выбивают электроны как из устойчивого грунта, так и из пылинок. В результате поверхность и отдельные пылевые частицы положительно заряжаются. Как известно, одноимённые заряды отталкиваются, и в результате над спутником поднимается облако пыли.

Вторая космическая скорость для Фобоса и Деймоса, то есть минимальная скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно покинули орбиту этих спутников, очень невелика. Для Фобоса это 10 метров в секунду, а для Деймоса – 6 метров в секунду. Поэтому часть поднявшихся высоко над поверхностью пылевых частиц улетает в космическое пространство. Эта пыль может создавать так называемое пылевое гало между Фобосом, Деймосом и Марсом.

В своей работе учёные сосредоточились на изучении Деймоса. Пылевые частицы на высотах, много больших размера Деймоса (15 километров), уже рассматривались в других исследованиях. Однако о параметрах пыли в приповерхностном слое, то есть на высотах меньше 15 километров, практически нет данных.

"Когда мы рассматриваем Фобос и Деймос, можно учитывать только электростатическое взаимодействие пыли с поверхностью. Такое приближение по нашим расчётам должно хорошо работать для этих объектов. По аналогии с Луной в случае с Деймосом можно ожидать, что основная часть пылевых частиц содержится именно в приповерхностном слое", – объясняет первый автор работы Сергей Попель из Московского физико-технического института в пресс-релизе вуза.

Авторы описали свойства заряженной пыли в этом слое над освещённой частью Деймоса. Они вычислили величину электрических полей, а также параметры электронов, выбитых из вещества квантами солнечного изучения. Наконец, учёные определили распределение пылевых частиц на поверхности Деймоса

В частности, оказалось, что ввиду слабой гравитации над поверхностью поднимаются не только нанометровые, но и сравнительно крупные пылевые частицы (порядка микрометров). Они могут, например, налипать на солнечные батареи аппарата, оставляя его без энергии. Создателям будущих космических миссий придётся учитывать подобные опасности.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о пыли на Марсе и Луне, а также о пылевых бурях на Титане.

Сегодня