Кратер вечной тени

Кратеры вечной тьмы обязаны располагаться в полярных регионах небесных тел, и могут присутствовать лишь на телах с очень малым наклоном оси вращения. Отклонение оси вращения от перпендикуляра к плоскости эклиптики у Луны примерно равно лишь 1,54°, у Меркурия около 0,01°, а у Цереры около 4°. У Земли, Марса и Венеры оно существенно больше, так что кратеров вечной тьмы на этих планетах нет.

На Луне области постоянной тени встречаются на обоих её полушариях до широты 58°, причём известно около 50 постоянно затенённых областей на широтах от 58° до 65°[7].

Суммарная площадь непрерывно затенённых регионов Луны — около 31 000 км²; более половины её приходится на южное полушарие[8].

Кратеры вечной тьмы на Луне и Меркурии могут быть полезны при колонизации космоса наличием в них водяного льда[9], который можно превратить в воду для питья, кислород для дыхания и горючее для ракет (жидкий водород и жидкий кислород)[10]. Примеры таких кратеров, в которых уже отмечено наличие воды, — Рождественский[11] и Кабео[12] на Луне. Пример области почти постоянной тьмы на Церере — часть кратера Juling [13].

Бизнес-анализ показывает, что добыча горючего в таких кратерах может быть коммерчески выгодна[14]. Доставка горючего для геостационарных спутников с Земли стоит от 10 до 50 млн долларов за тонну[15]. Доставка его с Луны, в силу её пониженной гравитации, будет обходиться в несколько раз дешевле.

Кратер Шеклтон.

Иногда рядом с кратерами вечной тьмы располагаются пики вечного света, которые могут быть полезны для выработки солнечной энергии. Например, два пика рядом с кратером Шеклтон в сумме освещаются примерно 94% времени в году[16].

Температура в постоянно затенённых областях постоянна. На Луне эта температура примерно равна 50 K или ниже[17] (по другой оценке, 25—70 K[18]). Столь низкие температуры делают эти области перспективными для размещения будущих инфракрасных телескопов[19][10].

Однако с другой стороны, компьютерное моделирование показывает, что мощные солнечные бури могут заряжать поверхность около полюсов и, возможно, создавать «вспышки», плавящие и испаряющие грунт[20][21].

Другие вызовы таких регионов — это тьма, мешающая луноходам обозревать окрестности, криогенность реголита, затрудняющая его перемещение, и возможные сложности со связью[22].

Кратеры вечной тьмы могут содержать очень высокую концентрацию гелия-3, потенциального горючего будущего[23].

В силу постоянной затенённости, области вечной тьмы невозможно картировать телескопами и спутниковыми камерами зрительного диапазона, поэтому их топографические карты составляются лазерными дальномерами.

В 2009 году аппарат НАСА LCROSS сбросил в кратер Кабео ударный зонд и зафиксировал в выбросах от удара воду[24].

В 2012 году аппарат НАСА LRO обнаружил, что поверхность постоянно затенённых областей имеет пористый и рассыпчатый характер, что указывает на наличие водяного льда[25].

В 2018 году анализ данных аппарата НАСА с индийского зонда Чандраян-1 подтвердил наличие залежей водного льда в кратерах вечной тьмы, основная часть которых находится в регионе Южного полюса Луны[26].

НАСА планировало запустить в составе миссии Artemis 1 (сроки запуска которой переносились с 2021 на 2022 год) на окололунную орбиту кубсат «Лунный фонарик», специально нацеленный на поиск и оценку залежей лунного льда, однако в ходе подготовки к миссии этот аппарат не попал в очередное «окно интеграции» с основной нагрузкой, и дальнейшая его судьба пока неясна[27].

Агентство НАСА создало для съёмки постоянно затенённых областей с орбиты с высоким разрешением камеру ShadowCam, которую планирует вывести на окололунную орбиту в 2022 году в качестве полезной нагрузки Korea Pathfinder Lunar Orbiter.

Проект Международной лунной обсерватории предполагает установку на валу кратера вечной тьмы Малаперт первого, небольшого, телескопа на поверхности Луны[28].

В 2020 году НАСА в одностороннем порядке присвоило постоянно затенённым областям Луны статус «уязвимых мест» (англ. sensitive location), чтобы избежать их загрязнения[29].

• Пик вечного света
• Полезные ископаемые Луны

• Список постоянно затенённых регионов Луны (LRO)  (англ.)
• Вечная тьма около Северного полюса  (англ.)
• Вечная тьма в кратере Петроний  (англ.)