Автор статьи: Пол Горман (Paul Gorman)
Австралийский астрофизик доктор Беатрис Джонс (Beatrice Jones) моделирует залежи льда в недрах Луны в преддверии запланированных пилотируемых полетов на Марс, которые должны состояться во второй половине века.
На Международном конгрессе астронавтики в Сиднее в октябре Джонс представила результаты, полученные с помощью Leapfrog и Oasis montaj от Seequent, для построения четырехмерных моделей ресурсов лунного льда, обнаруженных 16 лет назад.
Ее работа находится на раннем этапе исследования и основана на моделировании уже существующих данных.
Лунная вода имеет критическое значение для полетов на Марс: космические аппараты, вероятнее всего, в качестве топлива будут использовать водород и кислород, полученные из добываемого лунного льда.
Эта вода также важна для производства кислорода в системах жизнеобеспечения и для снабжения питьевой водой астронавтов, что поможет создать устойчивую промежуточную базу на Луне к 2040–2045 годам.
«Вода — это нефть космоса», — говорит она.
Создание 3D-моделей для тестирования сценариев
На Луне нет визуально обнаруживаемых водоемов с водой в жидком состоянии. Однако исследования, проводимые с 2000-х годов, выявили наличие водяного льда в полярных регионах.
В январе Джонс основала компанию Wonderspace, где применяет свой опыт в областях разведки на новых территориях, эволюции осадочных бассейнов и моделирования флюидов для решения задач хранения углерода, добычи природного водорода и геотермальной энергетики.
Изучение лунного льда занимает основную часть ее времени, и она стремится внести свой вклад в программу сбора данных о реголите недр, чтобы придать импульс своей работе и приблизиться к добыче воды на Луне.
Ее внимание сосредоточено на участке площадью 250 км² вблизи южного полюса Луны, где, согласно данным нейтронной спектроскопии, кратеры Шумейкер, Фаустини и Хауорт демонстрируют высокие показатели по водородосодержащему льду, эквивалентному воде.
«Нам нужно найти «золотую жилу», где концентрация максимальна. Мы знаем, что там есть молекулы водорода, и можем предположить, что это вода, поскольку это подтверждается данными инфракрасных телескопов и спектроскопии».
Только один зонд глубиной 1 м — от робота Blue Ghost компании Firefly Aerospace, приземлившегося в марте этого года, — предоставил актуальные, но все еще ограниченные, данные по глубине. Остальные данные, с которыми работает Джонс, описывают лишь поверхность и глубину всего в несколько сантиметров.
На конгрессе в Сиднее Джонс встретилась с мировыми компаниями и экспертами по космосу и призвала их собирать больше данных о недрах, указав области, где, по ее мнению, вероятность обнаружить воду наиболее высока.
«Я верю, что по мере моделирования имеющихся данных и последующего бурения дополнительных точек для зондирования мы будем приятно удивлены, обнаружив воду на большей глубине, замерзшую в стратиграфических слоях.
Возраст поверхности Луны насчитывает миллиарды лет, и, хотя она повреждается ударами метеоритов, анализ формы кратеров с помощью гравиметрических и сейсмических данных позволяет предположить наличие слоистого реголита. Я подозреваю, что в нем тоже есть вода, даже на глубине до 10 метров, и это будет иметь большое значение».
Джонс изучала астрофизику в рамках бакалавриата в Университете Виктории в Веллингтоне и защитила докторскую диссертацию в институте GNS Science, входящем в Earth Sciences New Zealand.
Интеграция междисциплинарных данных
Ее интерес к космосу формировался под влиянием польского физика и химика Марии Кюри (Marie Curie), новозеландки Беатрис Тинсли (Beatrice Tinsley) — первой женщины-профессора астрономии в Йельском университете — и лауреата Нобелевской премии Эрнеста Резерфорда (Ernest Rutherford).
«Я, наверное, увлекалась наукой и астрономией столько, сколько себя помню, и мне нравится оставаться астрономом-любителем. Меня всегда завораживали первые ученые и даже история телескопа, уходящая корнями в 1600-е годы».
Джонс говорит, что в январе, когда она начала этот проект, ей понадобилось программное обеспечение, способное корректно работать с особенностями лунной среды.
«Я слышала, что Leapfrog — это инструмент для моделирования от поверхности до глубин, поэтому решила, что он идеально подойдет. «Кроме того, мне говорили, что Leapfrog очень интуитивен в использовании, а его интерфейс создавался с учетом мышления специалиста в геонауках».
У меня уже есть хорошие предварительные модели — геологическая и геостатистическая. «С помощью Leapfrog я могу смоделировать слои реголита, которые, как я предполагаю на основании научной литературы, существуют, и понять вариации состава по глубине в зоне, где может находиться вода».
С глубиной меняются плотность реголита, температура и другие условия заглубления. В Leapfrog я могу с помощью геостатистических инструментов интерполировать приповерхностные данные и строить функции глубины для прогнозирования поведения реголита на глубине. Еще одно преимущество — возможность тестировать разные алгоритмы геостатистического моделирования внутри слоев».
Джонс отмечает, что Луна становится все более доступной, и на Земле уже готовят людей к полетам на Марс по «билету в один конец».
«Не ради краткого визита, а для постоянного проживания, как на МКС».
Хотела бы она сама полететь на Луну или куда-нибудь еще в космос?
«Да! Это было бы невероятно — и замечательно выбраться за пределы нашей планеты, чтобы взглянуть на Землю со стороны».
Австралийский астрофизик доктор Беатрис Джонс (Beatrice Jones) моделирует залежи водяного льда в недрах Луны в преддверии запланированных пилотируемых миссий на Марс.
Исследователи по всему миру углубляют наше понимание геологической среды с помощью программного обеспечения Seequent. Мы предлагаем лицензии для тех, кто проводит детальные исследования недр, а также для преподавания и обучения в области геонаук.