Экспериментальное моделирование пылевой динамики безатмосферных тел

Солнечное ультрафиолетовое (УФ) излучение является одним из основных факторов, определяющих зарядку и динамику пылевых частиц на поверхности безатмосферных тел. Во время миссий Apollo над лунной поверхностью наблюдались свечение у горизонта и светящиеся полосы, которые интерпретировались как возможные проявления рассеяния солнечного света электростатически мобилизованной пылью. Пылевые частицы могут приобретать электрический заряд вследствие фотоэлектронной эмиссии под действием солнечного УФ-излучения, а также в результате взаимодействия с плазмой солнечного ветра. Возникающие при этом электростатические силы могут способствовать отрыву частиц от поверхности, их подъему и переносу.
Для исследования этих процессов в контролируемых лабораторных условиях была проведена серия экспериментов, направленных на определение влияния УФ-облучения и внешних электрических полей на активацию и динамику пылевых частиц реголита. Имитаторы лунного реголита с различными гранулометрическими характеристиками подвергались воздействию УФ-излучения в вакуумных условиях. Движение пыли регистрировалось при варьировании интенсивности УФ-излучения и параметров электрического поля.
Эксперименты показали, что активация пыли начинается при достижении пороговых условий по интенсивности облучения и электростатическим параметрам. Были определены граничные условия, соответствующие началу движения частиц. Дополнительные экспериментальные сценарии использовались для моделирования переходов между освещенными и затененными условиями на поверхности. Непосредственно после выключения источника УФ-излучения наблюдалось существенное увеличение потока пылевых частиц. В другой серии экспериментов отдельные события подъема частиц продолжались даже после прекращения как УФ-облучения, так и воздействия внешнего электрического поля. Эти наблюдения указывают на то, что переходные процессы зарядки, релаксации и перераспределения заряда могут оказывать влияние на пылевую активность при быстрых изменениях условий освещения.
Полученные результаты способствуют лучшему пониманию механизмов активации пыли вблизи терминатора, а также при переходах между освещенными и затененными областями на Луне и других безатмосферных телах. Такая информация важна для оценки рисков, связанных с воздействием пыли на научные приборы, оптические поверхности, механизмы и будущие пилотируемые миссии. В докладе будут представлены экспериментальная установка и методика измерений, проанализированы наблюдаемые режимы активации пыли и обсуждены возможные физические механизмы этих процессов в контексте условий на поверхности Луны.

Исследование выполнено в рамках научной программы Национального центра физики и математики, направление № 10 «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика». Этап 2026-2027