?
Numerical modelling of the Luna-Glob lander electric charging on the lunar surface with SPIS-DUST
Одним из осложняющих факторов будущих миссий приземления роботов и людей на Луну является влияние пыли. Верхний изолирующий слой реголита электрически заряжается солнечным ультрафиолетовым излучением и потоком частиц солнечного ветра. Возникший электрический заряд и, следовательно, поверхностный потенциал зависят от лунного местного времени, широты и электрических свойств реголита. Понимание механизмов электрической зарядки пыли, левитации пыли и электрической зарядки посадочного модуля на лунной поверхности имеет важное значение для интерпретации измерений приборов полезной нагрузки посадочного устройства Luna-Glob, например, датчика воздействия пыли и датчика Ленгмюра. Одним из инструментов, который позволяет имитировать электрическую зарядку реголита и корабля, а также перенос и отложение частиц пыли на поверхности корабля, является недавно разработанный программный пакет Spacecraft Plasma Interaction Software, который называется SPIS-DUST. В данной статье с использованием SPIS-DUST описывается численное моделирование взаимодействия плазмы солнечного ветра, ультрафиолетового излучения, реголита и спускаемого аппарата, и в результате приводятся качественные и количественные данные о зарядке поверхностей, оболочке плазмы и ее влиянии на датчики космического корабля, динамику пыли. Модель учитывает геометрию спускаемого аппарата Luna-Glob, электрические свойства материалов, используемых на поверхности спускаемого аппарата, а также место посадки Luna-Glob. Начальные условия выбираются с использованием современных теоретических моделей формирования экзосферы пылевой плазмы и левитирования заряженных пылевых частиц. Моделирование для трех случаев (местный лунный полдень, вечер и закат) показало нам окружающую плазменную оболочку вокруг космического корабля, что дает значительный потенциальный уклон в окрестности космического корабля. Это смещение влияет на датчики космического корабля, но с помощью программного обеспечения SPIS мы можем оценить потенциал плазмы, не подверженной воздействию, по данным датчиков плазмы (зонды Ленгмюра). Модификация SPIS-DUST позволяет нам получить свойства динамики пыли. Для наших трех случаев мы получили плотность пыли вокруг космического корабля и у поверхности Луны. В качестве еще одного практического результата этой работы мы можем внести предложения по улучшению плазменно-пылевых приборов для следующей миссии: должно быть полезным переместить датчики плазмы в отдаленную стрелу на некотором расстоянии от космического корабля.