Может ли пыль разлетаться от луномобиля по треугольным траекториям?

Согласно НАСА лунную пыль беспокоили не только башмаки астронавтов, но и колёса специальных луномобилей (называемых также роверами). Давайте посмотрим, как это происходило, только сначала вспомним то, что много раз видели на Земле.

Илл.3. Что и как летит из‑под колёс

На Земле (а, б): а) камешки летят по симметричным траекториям (параболам), б) мелкие частицы летят по несимметричным траекториям

в) на Луне все частицы летят из‑под колёс по симметричным траекториям

На Земле

Камешки летят из‑под колёс автомобиля по плавным, симметричным траекториям (они называются параболами). Сопротивление воздуха на их полёт существенного влияния не оказывает (илл.3а). Это хорошо заметно водителю следующего автомобиля, в стекло которого угодит такой камешек.

Но вряд ли читатель вспомнит, чтобы из‑под колёс идущей впереди машины в лобовое стекло его автомобиля сыпался песок, если конечно он ехал, что называется, «впритык». А почему? Ведь и мелкие камешки, и песчинки вылетают из‑под колёс с одинаковой скоростью (скоростью вращения внешней поверхности шины)? Причина очевидна: частицы песка гораздо легче, чем камешки, и поэтому воздух их затормаживает. Они замедляются в своём горизонтальном движении и падают почти по вертикали. Сопротивление воздуха делает траекторию их полёта несимметричной (илл.3б).

На Луне

Воздуха нет. И поэтому все частицы: и тяжёлые, и лёгкие будут лететь из‑под колёс по симметричным параболическим траекториям (илл.3в).

Теперь посмотрим по фильму [ф7, см. также ролик ив16], как вылетают частицы из – под колёс луномобиля, будто бы разъезжающего по Луне. В динамике фильма ничего не разберёшь: всё происходит слишком быстро. Но отдельные кадры показывают довольно ясную и любопытную картину. На илл.4 показаны два кадра из фильма [ф7]. В этом эпизоде ровер едет практически по прямой линии, без поворотов, что упрощает наблюдение за шлейфом частиц, вылетающих из‑под его колёс.

Илл.4. Земные траектории частиц, вылетающих из‑под задних колёс луномобиля

Первый кадр (4а) показывает момент, когда заднее колесо только что наехало на рыхлый участок поверхности и шлейф ещё только начинает образовываться. На втором кадре (4б) шлейф уже вполне «оформился». Обратите внимание, что его форма напоминает треугольник, но никак не параболу. Конечно, мы не будем примерять к шлейфу лекала с разными параболическими кривыми. Достаточно просто вспомнить, что парабола – это кривая, симметричная относительно своей вершины (илл.3а). А на илл.4б перед нами фигура, в которой симметрией относительно вершины и «не пахнет». Что, кроме воздуха (илл.3б), могло так резко остановить частицы, вылетевшие из‑под колёса, и сделать несимметричной траекторию их полёта? Похоже на то, что этот луномобиль едет не по Луне.

Илл.5. Гонки на Луне

Оригинальная подпись НАСА под этим снимком такова: «Лунный ровер под управлением астронавта Джона Янга проходит скоростные испытания («Большой приз») во время третьего выхода из модуля в экспедиции «Аполло‑16». Обратите внимание, что передние колёса ровера не касаются поверхности».

С этим выводом неплохо согласуется и то поведение, которое на снимках НАСА демонстрируют астронавты, сидящие за рулём луномобиля. Вот как описывает автор [4] поездки астронавтов А‑16 по Луне: «Камни заставляли их снизить скорость до 6 км/час. Большие неудобства вызывала тряска. Янг сказал, что поездка на луноходе очень напоминает катание на верблюде. Видно было, что луноход не был подготовлен к такой дороге. Вышли из строя индикатор дифферента, вся система навигации, а потом ещё отлетело одно крыло». Как видите, не такая уж надёжная и прочная конструкция – этот луномобиль. Теперь взгляните на илл.5.

Вызов, брошенный Джоном, принял экипаж А‑17. «Их луноход совсем забило пылью, колёса заедало. Дважды отваливалось и, в итоге, потерялось переднее крыло ровера. Но зато по Морю Спокойствия они проехали на ровере с максимальной скоростью 18 км/час» [4]

И на Земле поездки с приподнятыми передними колёсами не всегда кончаются хорошо. А на Луне любое происшествие опасно. Почему же так смел Янг, а за ним и астронавты А‑17, и почему НАСА их не одёрнула? Трудно понять. А вот если луномобиль едет по Земле, то тогда риска чуть больше, чем при езде на велосипеде. Можно и порезвиться.