Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej zbadali problem stateczności skarp wokół jednego z największych zawalisk księżycowych znajdujących się na Morzu Spokoju. Wyniki ich pracy opublikowano w czasopiśmie „Acta Astronautica”.
Problemem stateczności skarp wokół zawaliska księżycowego (lunar pit) Mare Tranquillitatis Pit, znajdującego się na Morzu Spokoju, badacze z Wrocławia zajęli się jako pierwsi. Wykorzystali dostępne informacje dotyczące miąższości regolitu na powierzchni Księżyca oraz jego parametrów mechanicznych, w dużej mierze znanych dzięki misjom Apollo. Aby odwzorować geometrię zawaliska i otaczających je skarp, posłużyli się danymi dostarczonymi przez sondę Lunar Reconnaissance Orbiter.
Należy zaznaczyć, że zebrane dane wciąż pozostawiają wiele do życzenia pod względem dokładności, dlatego konieczne było zaproponowanie kilku scenariuszy, dla których przeprowadziliśmy analizy numeryczne – zauważa dr hab. inż. Marcin Chwała z Katedry Geotechniki, Hydrotechniki, Budownictwa Podziemnego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej. – Co ciekawe, udało nam się wskazać miejsca bardziej i mniej stabilne, które zachowywały swój charakter niezależnie od przyjętego scenariusza. Analizy numeryczne wykonaliśmy dla każdego z 36 przekrojów opracowanych na podstawie danych o geometrii zawaliska – dodaje.
Przekroje te tworzono w kierunku prostopadłym do krawędzi zawaliska, co wymagało wcześniejszego wyznaczenia samej krawędzi. W tym celu do przefiltrowanych punktów z posiadanej chmury punktów 3D dopasowano elipsę, względem której wyznaczano profile poprzeczne. Takie podejście pozwoliło na wygładzenie nierównomiernego rozmieszczenia punktów pomiarowych.
Ze względu na brak dokładnych danych dotyczących analizowanego obszaru, nasze badania skoncentrowały się nie na bezwzględnym szacowaniu stateczności skarp, lecz na porównaniu stateczności pomiędzy poszczególnymi przekrojami – wyjaśnia naukowiec. – W ten sposób uzyskaliśmy porównanie poziomu stateczności wokół zawaliska oraz oszacowanie rozmiarów potencjalnych osuwisk.
Dzięki badaniom naukowców z Politechniki Wrocławskiej można również zauważyć, że nawet na Księżycu trzeba zwrócić szczególną uwagę na bezpieczeństwo skarp. Ma to ogromne znaczenie w kontekście planowanej działalności w ich sąsiedztwie – początkowo z pewnością robotycznej, a w dalszej przyszłości być może także załogowej.
Koncepcje nowych orbiterów, takich jak Lunar Geology Orbiter, czy misji robotycznych mających na celu zbadanie zawalisk, np. LunarLeaper, Moon Driver czy Leto, jeśli zostaną zrealizowane, z pewnością będą wymagały przeprowadzenia analiz geotechnicznych. Mam nadzieję, że obecna sytuacja i rosnące zainteresowanie Księżycem przełożą się na otwarcie nowych obszarów badań dla geotechniki, którą rozwijamy tutaj na Ziemi – podkreśla dr hab. inż. Marcin Chwała.
Przeprowadzone analizy otwierają nowy kierunek badań, który do tej pory nie był podejmowany. Pomimo ograniczonej ilości danych mogą one stanowić wsparcie dla zespołów projektujących pierwsze misje mające zbadać najbliższe otoczenie księżycowych zawalisk (jednym z interesujących kandydatów jest np. Marius Hills Pit lub właśnie analizowane w publikacji Mare Tranquillitatis Pit).
Zapoczątkowane przez nas analizy będą kontynuowane w kolejnych pracach, których celem będzie w szczególności określenie, jakie charakterystyki geometrii zawalisk oraz jakie parametry mechaniczne są kluczowe z punktu widzenia precyzji szacowania stateczności takich skarp. Pozwoli to lepiej wspierać procesy projektowania przyszłych misji, np. wskazując, które instrumenty pomiarowe będą najbardziej istotne – zapowiada wrocławski naukowiec.
Wyniki badań naukowców z PWr opublikowano w czasopiśmie „Acta Astronautica”.
źródło: PWr