Для оценки степени точности и достоверности измерений плотности и механической прочности лунного грунта аппаратурой автоматической станции «Луна-13» предварительно, в наземных условиях, был произведен учет воздействия различных физических факторов. К этим факторам относились: отличие (от земных значений) ускорения силы тяжести, величины разреженности атмосферы, статических и динамических нагрузок, неровностей лунной поверхности и др.
В связи с этим были особо обработаны материалы панорамных съемок станции «Луна-9»; соответственно тарировки приборов станции «Луна-13» производились на ровной и неровной поверхностях образцов, при атмосферном давлении ив вакууме, при наземном значении силы тяжести и ее величине для лунной поверхности (на самолетах с участками движения по специальной траектории). В тарировке радиационного плотномера был учтен также фон радиации лунной поверхности, замеренный аппаратурой станции «Луна-13».
В итоге совместного рассмотрения материалов измерений, полученных грунтомером-пенетрометром и радиационным плотномером, можно утверждать, что в месте посадки автоматической станции «Луна-13» поверхностный слой представляет собой пористый зернистый минеральный материал, слабо связанный в местах контакта зерен; объемная плотность лунного грунта у поверхности составляет (с вероятностью 70 – 80 процентов) около 0,8 грамма в кубическом сантиметре, т. е. несколько меньше чем у воды.
Близкие параметры микроструктуры поверхностного слоя получены и аппаратами «Сервейер» (прямые измерения плотности не производились).
Несущая способность лунного грунта, по данным станции «Луна-13», в месте ее посадки оказалась равной 0,68 килограмма силы на квадратный сантиметр, удельное сцепление – 0,005 грамма силы на кубический сантиметр и угол внутреннего трения составил 33 градуса.
Физические свойства поверхностных лунных пород исследовались также пятью аппаратами типа «Сервейер» с помощью механического манипулятора, магнитов и по динамике соударения опор аппарата с лунным грунтом; кроме того, было передано большое количество отдельных телевизионных изображений с поверхности Луны.
На рис. 56 показан лунный грунт, высыпанный манипулятором аппарата «Сервейер-3» на его опорную подушку; на снимке хорошо видна зернистая структура и некоторая связанность грунта (траншейки, вырытые манипулятором, имеют четко прослеживаемые вертикальные стенки); сходная картина наблюдается и на снимках колеи «Лунохода-1».
Величина зерен – составляющих «кирпичики» поверхностных лунных пород – оказалась примерно в 10 раз меньше, чем у песка на Земле, где они имеют средние размеры около 0,5 миллиметра.
По данным аппарата «Сервейер-6», рыхлый слой лунного грунта простирается на глубину не более 5 сантиметров и состоит из пылевидных частиц и базальтовой гальки.
Полученные материалы позволяют составить представление о несущей способности «морских» областей грунта Луны: ее величина находится в пределах 0,2 – 0,7 килограмма силы на квадратный сантиметр (для всех районов посадок аппаратов «Сервейер», кроме «Сервейера-7», прилунившегося в характерно гористой местности).
Согласно материалам фотометрических наблюдений Луны группа советских астрономов во главе с Н. П. Барабашовым пришла к выводу, что вещество наружного покрова восточной краевой зоны (включая районы посадки станций «Луна-9» и «Луна-13») менее пористое, т. е. более плотное в сравнении с фотометрически средней лунной поверхностью и особенно в сравнении с западной краевой зоной. Этот результат подтверждается данными, полученными аппаратами «Сервейер» (прилунившимися западнее станции «Луна-13»), согласно которым несущая способность поверхностных слоев Луны несколько меньше, чем по измерениям станции «Луна-13».
Можно предполагать, что близкие значения прочности лунного грунта, полученные автоматическими станциями в местах посадки «Луны-9», «Луны-13» и «Сервейеров», не являются случайными, а типичны для всего наружного покрова морских областей Луны (что было подтверждено также для участков прилунения «Аполло-на-11», «Аполлона-12», «Луны-16», «Луны-17», а также «Луноходом-1» по трассе его движения).
Таким образом, несущая способность поверхностного слоя нашей небесной соседки вполне достаточна для нормальной посадки и функционирования космических аппаратов, а также для передвижения космонавтов на поверхности Луны.
Насколько быстро возрастают плотность и прочность, а также как изменяются физико-механические параметры лунных пород с глубиной, предстояло определить последующими исследованиями.
Первые шаги в этом направлении были сделаны космическими кораблями «Аполлон-11», «Аполлон-12», научной станцией «Луна-16» и самоходной лабораторией «Луноход-1», оснащенной конусно-лопастным штампом, периодически внедряющимся в грунт в различных района Луны по мере передвижения.