Во время миссии New Shepard 29 компании Blue Origin 4 февраля 2025 года исследователи проверили, как жидкость ведёт себя при ускорении, близком к лунной гравитации. Карл Хазенстайн, Джон Кисс и Кристофер Маккей изучили мениски воды, раствора с 30% глицерина и солёной воды. Статью с результатами опубликовал 12 сентября 2026 года журнал Microgravity Science and Technology.

Капсула вращалась в период невесомости, создавая центробежное ускорение. В течение 2,3 минуты оно составляло в среднем 1,76 ± 0,02 м/с², примерно на 8% больше лунного ускорения. Камера снимала, как изгибается поверхность жидкости у стенок испытательной ячейки. Такую изогнутую границу называют мениском.

Почему форма жидкости меняется

Лунное притяжение примерно в шесть раз слабее земного. Поэтому в небольшом объёме воды гравитация меньше определяет форму поверхности, а заметнее становятся капиллярные силы: поверхностное натяжение и взаимодействие жидкости со стенками.

При земном ускорении центральная часть поверхности была более плоской, а при ускорении, близком к лунному, мениск становился округлее. Для воды расчётная капиллярная длина составила около 4,2 мм при лунном ускорении и около 2,0 мм при земном. Этот показатель описывает расстояние, на котором поверхностные силы сопоставимы с гравитацией. Чем он больше, тем дальше от стенки заметно влияние капиллярных эффектов.

Для раствора с глицерином капиллярная длина составила около 4,8–5,2 мм при лунном ускорении и 2,1–2,3 мм при земном. При этом измерения поверхностного натяжения оказались слишком неточными, чтобы уверенно сравнить его при двух уровнях ускорения. Авторы связывают наблюдаемую разницу прежде всего с формой мениска и ролью поверхностных взаимодействий.

Что это значит для полива на Луне

На Земле вода в системе полива движется под действием давления и силы тяжести. В условиях лунной гравитации движение по узким каналам будет сильнее зависеть от их формы, свойств стенок и смачивания. Сам лунный реголит, особенно его сухой поверхностный слой, плохо смачивается водой и состоит главным образом из очень мелких частиц. Поэтому жидкости может быть труднее проникать в него.

Представим узкий канал, который подаёт воду к корням. При слабой гравитации вода может дольше удерживаться у стенки или стекать по одному краю, вместо того чтобы равномерно распределяться. Это условная иллюстрация механизма, а не результат испытания системы полива.

Авторы предлагают учитывать геометрию каналов, материал и шероховатость стенок, смачивание и размер частиц субстрата. Диапазон 0,5–1 мм они называют предварительной оценкой, которую ещё нужно проверить. Глицерин и гидрогели обсуждаются как возможные средства улучшить впитывание, но их действие на лунном реголите в этой работе не испытывали.

Что опыт не проверял

Исследователи изучали небольшие объёмы жидкости в испытательной камере, а не готовую систему орошения или рост растений на Луне. Ускорение создавали вращением капсулы, а не на лунной поверхности. На точность повлияли неизвестная шероховатость камеры, воздействие боковой стенки на мениск, утечка в одной из ячеек и сложности с хранением и обращением с аппаратурой. Поэтому результаты описывают физические условия, которые стоит учитывать при проектировании, но не готовую технологию полива.

Для подготовки публикации по собственной теме пригодится услуга написания научной статьи.

Концептуальная схема объясняет, как снижение ускорения меняет форму мениска и повышает роль поверхностных сил при проектировании полива.

Фото: Jan Kopřiva / Pexels