Плазменно-пылевая экзосфера Луны формируется под влиянием различных факторов: солнечного излучения, частиц солнечного ветра, микрометеоритов. Из-за постоянной «бомбардировки» лунной поверхности её коренные породы разрушались, и сегодня поверхность Луны покрыта слоем «обломков» различных размеров — так называемым реголитом, глубина которого составляет порядка метра.

Поскольку на Луне нет атмосферы, ультрафиолетовое излучение Солнца беспрепятственно достигает поверхности и выбивает фотоэлектроны из атомов веществ, слагающих её. В результате освещённая поверхность Луны приобретает положительный заряд, а над ней образуется облако отрицательно заряженных электронов.

На каждую частицу на поверхности Луны действуют силы тяжести, адгезии и электростатические силы. Если электростатическая сила оказывается больше, чем сумма сил сцепления и силы тяжести, то такие частицы могут отрывать от поверхности и левитировать над ней. Характерный размер таких частиц составляет, предположительно, сотни нанометров (нм). От частиц земной пыли их отличают острые края, поскольку на Луне эти частицы не трутся друг о друга и не подвергаются действию ветра и воды, как на Земле.

Впервые о лунной пыли и о возможной опасности, которую она представляет для космических аппаратов и космонавтов, стало известно после работы аппаратов Surveyour и «Аполлон» (NASA). Они зарегистрировали свечение над поверхностью Луны в районе терминатора, астронавты программы «Аполлон» сталкивались с пылью во время работы на поверхности Луны. Мелкие частицы пыли способны проникать даже внутрь скафандров и станции, что представляет угрозу для здоровья экипажа. Пыль также оседает на поверхности автоматических станций и панелях солнечных батарей, ухудшая выработку электроэнергии, а в теории может полностью вывести из строя прибор.

Эксперимент «Пылевой мониторинг Луны» на борту станции «Чанъэ-7» (ПмЛ-Ч7) нацелен на исследование плазменно-пылевой экзосферы Луны. С его помощью можно изучать динамику пылевой компоненты в приповерхностной экзосфере; регистрировать микрометеориты и вторичные пылевые частицы лунного реголита, которые выбиваются микрометеороидами, и измерять их физические характеристики. Также предполагается изучать динамику электрического поля вблизи космического аппарата и оценивать взаимодействие лунной экзосферной плазмы с внешними воздействиями: ультрафиолетовым излучением, ионами, электронами солнечного ветра.

Результаты эксперимента будут использоваться для уточнения параметров космической среды, что необходимо для обеспечения безопасности и повышения надежности будущих лунных миссий.

Научная аппаратура

Прибор ПмЛ-Ч7 состоит из трёх блоков:

• Блок Ударных Сенсоров УС с 24 пьезоэлектрическими пластинам 23×30 мм
• Два блока ЭД-1 и ЭД-2, каждый из которых содержит индукционный датчик заряда и зондовый датчик параметров плазмы (зонд Ленгмюра).

Когда пылевая частица попадает на сенсор, измеряется её механический импульс и оцениваются физические характеристики (размеры и скорость). Зонд Ленгмюра измеряет локальные параметры окружающей плазмы: плотность и температуру.

Прибор ПмЛ-Ч7 полностью аналогичен прибору ПмЛ (Плазменный мониторинг Луны), который был установлен на КА «Луна-25», и создан на основе задела по проекту «Луна-25» в отделе физики планет ИКИ РАН.

Состав миссии «Чанъэ-7»

Автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-7» включает несколько аппаратов: орбитальный аппарат, посадочный аппарат, луноход и мини-хоппер (Mini-hopping probe). Посадку планируется произвести в южном полярном районе Луны на краю кратера Шеклтон.

Всего на различных аппаратах в рамках миссии будет установлен 21 научный прибор, в том числе 6 иностранных, разработанных в шести странах (Россия, Швейцария, Италия, Египет, Бахрейн, Тайланд) и в одной международной организации (Ассоциация Международной лунной обсерватории).