14
Изучение особенностей - взаимодействия с лунным грунтом вначале велось на различных земных породах - аналогах лунным. Следующим шагом стали исследования непосредственно на поверхности Луны. Наконец наступил наиболее результативный этап экспериментов - изучение образцов лунного грунта в земных лабораториях.
Такие исследования проводились на специально созданной установке для комплексной оценки инженерно-физических свойств лунного грунта в вакууме и инертных газах. Установка позволяет проводить исследования с обычным количеством вещества, а также с малыми его пробами.
Работы с малыми объемами лунного вещества потребовали разработки новой методики исследований. Суть ее в том, что элементы машин взаимодействуют с тонким слоем частиц мелкодисперсного грунта, прочно закрепленных на торцевой поверхности металлического образца. Эффективность такой методики подтверждена серией контрольных опытов, в которых горные породы использовались как в виде монолитных образцов, так и в виде порошков, закрепленных на металлических пластинках.
Абразивные свойства лунного грунта и его аналогов определялись по потере в весе металлического образца, а также по степени помутнения пластинок из органического стекла, которые трутся о закрепленные частицы грунтов. Помутнение поверхности пластинок определялось по пропусканию света. Примененная для этого установка состоит из осветителя - неон-гелиевого лазера и оптической системы.
Анализ данных, полученных в результате подобных экспериментов, позволил сделать ряд выводов, имеющих большое практическое значение.
Оказалось, что по своим фрикционным свойствам исследованный вид лунного грунта близок к некоторым земным породам, например дробленому базальту. Это дает возможность использовать его в качестве аналога лунного грунта при оценке взаимодействия с буровыми снарядами. Коэффициенты трения лунного грунта о конструкционные материалы достаточно велики. Таким образом, обеспечивается достаточное сцепление с грунтом при передвижениях, даже несмотря на слабое притяжение Луны. А относительно малая прочность грунта компенсируется шестикратным снижением веса и специальными приспособлениями, которые снижают удельное давление на поверхностный слой и, кроме того, усиливают связь с ним ходовых элементов машины. В то же время при резких ударах лунный грунт не проявляет упругих свойств, а проседает, подобно рыхлому снегу.
Абразивность лунного грунта и его микротвердость значительно меньше аналогичных показателей земного кварцевого песка. По-видимому, нет какой-либо особой опасности абразивного изнашивания деталей инструментов и других технических устройств, длительно взаимодействующих с грунтом. Это не исключает, однако, возможности интенсивного изнашивания, обусловленного образованием сильных межмолекулярных связей при соприкосновении cvгрунтом в сверхвысоком вакууме.
Данные исследований свидетельствуют также о возможности проникновения частиц грунта в щели и зазоры подвижных сочленений буровых устройств, что способно нарушить их работоспособность. При разработке буровых инструментов конструкторы должны были предусмотреть и эту возможность.
Прямые измерения подтвердили необычайно низкую теплопроводность лунного грунта, что объясняется его высокой пористостью и практическим отсутствием в порах каких-либо газов. Это означает, что теплу, выделяющемуся, например, при бурении, просто некуда деваться. Ведь у Луны нет атмосферы. В итоге конструктору приходится совершенно по-иному подходить к энергетике бурения. Вообще проблема сброса излишков тепла стоит на Луне очень остро.