Mare Tranquillitatis Pit w widoku z góry i niskiego kąta (Narrow Angle Camera, Lunar Reconnaissance Orbiter). 

Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej zbadali problem stateczności skarp wokół jednego z największych zawalisk księżycowych znajdujących się na Morzu Spokoju. Wyniki ich pracy opublikowano w czasopiśmie Acta Astronautica.

Autorami publikacji „Slope stability analysis of the Mare Tranquillitatis Pit” są Abdallah Alajrami ze Szkoły Doktorskiej PWr, dr hab. inż. Marcin Chwała, prof. uczelni z Katedry Geotechniki, Hydrotechniki, Budownictwa Podziemnego i Wodnego oraz Kamil Górniak, student na Wydziale Budownictwa Lądowego i Wodnego.

W swoich badaniach po raz pierwszy w literaturze zajęli się problemem stateczności skarp wokół zawaliska księżycowego (lunar pit) – Mare Tranquillitatis Pit znajdującego się na Morzu Spokoju.

W tym celu wykorzystali dostępne informacje dotyczące miąższości regolitu na powierzchni Księżyca oraz jego parametrów mechanicznych, w dużej mierze znanych dzięki misjom Apollo. Aby odwzorować geometrię zawaliska i otaczających je skarp, posłużyli się wynikami opublikowanymi w 2022 roku przez Wagnera i Robinsona, opartymi na danych dostarczonych przez sondę Lunar Reconnaissance Orbiter.

Chmura punktów, na której oparto procedurę wyznaczania przekrojów poprzecznych.

– Należy zaznaczyć, że zebrane dane wciąż pozostawiają wiele do życzenia pod względem dokładności, dlatego konieczne było zaproponowanie kilku scenariuszy, dla których przeprowadziliśmy analizy numeryczne – mówi prof. Marcin Chwała. – Co ciekawe, udało nam się wskazać miejsca bardziej i mniej stabilne, które zachowywały swój charakter niezależnie od przyjętego scenariusza. Analizy numeryczne wykonaliśmy dla każdego z 36 przekrojów opracowanych na podstawie danych o geometrii zawaliska – dodaje.

Przekroje te tworzono w kierunku prostopadłym do krawędzi zawaliska, co wymagało wcześniejszego wyznaczenia samej krawędzi. W tym celu do przefiltrowanych punktów z posiadanej chmury punktów 3D dopasowano elipsę, względem której wyznaczano profile poprzeczne. Takie podejście pozwoliło na wygładzenie nierównomiernego rozmieszczenia punktów pomiarowych.

Ilustracja wyznaczenia przekrojów obliczeniowych wokół Mare Tranquillitatis Pit (zmodyfikowane na podstawie Alajrami et al., 2025).

– Ze względu na brak dokładnych danych dotyczących analizowanego obszaru, nasze badania skoncentrowały się nie na bezwzględnym szacowaniu stateczności skarp, lecz na porównaniu stateczności pomiędzy poszczególnymi przekrojami – wyjaśnia naukowiec. – W ten sposób uzyskaliśmy porównanie poziomu stateczności wokół zawaliska oraz oszacowanie rozmiarów potencjalnych osuwisk – tłumaczy.

Mare Tranquillitatis Pit (po lewej)  wraz z diagramem przedstawiającym maksymalny zasięg zawaliska (po prawej, osie wyskalowane w metrach, zmodyfikowane na podstawie Alajrami et al., 2025)

Dzięki badaniom naszych naukowców można również zauważyć, że nawet na Księżycu trzeba zwrócić szczególną uwagę na bezpieczeństwo skarp. Ma to ogromne znaczenie w kontekście planowanej działalności w ich sąsiedztwie – początkowo z pewnością robotycznej, a w dalszej przyszłości być może także załogowej.

– Koncepcje nowych orbiterów, takich jak Lunar Geology Orbiter, czy misji robotycznych mających na celu zbadanie zawalisk, np. LunarLeaper, Moon Diver czy misja Leto, jeśli zostaną zrealizowane, z pewnością będą wymagały przeprowadzenia analiz geotechnicznych. Mam nadzieję, że obecna sytuacja i rosnące zainteresowanie Księżycem przełożą się na otwarcie nowych obszarów badań dla geotechniki, którą rozwijamy tutaj na Ziemi – podkreśla prof. Chwała.

Co ważne, przeprowadzone analizy otwierają nowy kierunek badań, który do tej pory nie był podejmowany w literaturze. Pomimo ograniczonej ilości danych mogą one stanowić wsparcie dla zespołów projektujących pierwsze misje mające zbadać najbliższe otoczenie księżycowych zawalisk (jednym z interesujących kandydatów jest np. Marius Hills Pit lub właśnie analizowane w publikacji Mare Tranquillitatis Pit).

– Zapoczątkowane przez nas analizy będą kontynuowane w kolejnych pracach, których celem będzie w szczególności określenie, jakie charakterystyki geometrii zawalisk oraz jakie parametry mechaniczne są kluczowe z punktu widzenia precyzji szacowania stateczności takich skarp. Pozwoli to lepiej wspierać procesy projektowania przyszłych misji, np. wskazując, które instrumenty pomiarowe będą najbardziej istotne – zapowiada prof. Chwała.

Przedstawiony w publikacji temat stanowi również wstęp do doktoratu Abdallaha Alajramiego. Zarówno nasz doktorant, jak i Kamil Górniak, są związani z utworzonym niedawno przez prof. Marcina Chwałę zespołem naukowym pracującym nad projektem PROMISE. Dotyczy on probabilistycznej analizy granicznej w rekonstrukcji zawalisk i ocenie stateczności księżycowych jaskiń lawowych i jest finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu Sonata.

Slope stability analysis of the Mare Tranquillitatis Pit
Abdallah Alajrami, Marcin Chwała, Kamil Górniak
Acta Astronautica Volume 238, Part A, January 2026, Pages 672-689

mic