Космический мейнстрим: технологии, которые помогут вернуться на Луну

Ученые убеждены, что человечество уже способно превратить Луну в космический форпост. Ведущие державы располагают всем необходимым для этого: космодромами, тяжелыми ракетами-носителями, возвращаемыми модулями, луноходами. Зачем землянам Луна и какие технологии помогут ее колонизировать — в материале.

Лунная гонка: продолжение

Программы освоения Луны были свернуты одновременно в СССР и США в середине 1970-х. Летать на естественный спутник Земли оказалось очень дорого, кроме того, было непонятно, зачем это нужно. О Луне долго не вспоминали, пока в 2004 году президент США Джордж Буш не объявил о возобновлении программы. Интерес проявили Евросоюз, Япония, Индия и Китай, отправивший в 2007 и 2013 годах к Луне орбитальный и посадочный модули.

В 2014-м планы освоения Луны озвучил заместитель председателя правительства России Дмитрий Рогозин. У российской космической отрасли огромный опыт лунных стартов: советские аппараты первыми совершили мягкую посадку на естественном спутнике Земли, сфотографировали обратную сторону, взяли образцы грунта-реголита. Пилотируемые полеты на Луну включены в основы государственной политики. В рамках федеральной космической программы 2016–2025 годов разработан проект "Луна-Глоб", предполагающий запуск серии автоматических станций. Этим занимается НПО им. Лавочкина. Владимир Путин, посетивший 12 апреля 2018 года новый павильон "Космос" на ВДНХ, подтвердил, что лунная программа будет реализована.

Почему после полувекового забвения мечты обосноваться на Луне вновь овладели человечеством? Ведь политической мотивации больше нет. Возможно, это связано с высоким технологическим уровнем цивилизации, которой нужны действительно амбициозные цели, а также с перспективами развития частной космонавтики. В арсенале мировой космической отрасли имеется все необходимое, чтобы покорить Луну. Чего пока не хватает — ясно сформулированных задач.

Как использовать Луну

Многие эксперты полагают, что космическая экспансия — это логичный этап дальнейшего развития человечества. Рано или поздно цивилизации станет тесно на Земле, и возникнет необходимость в перевалочной базе на Луне, откуда удобно стартовать к Марсу и другим планетам Солнечной системы.

На Луне можно добывать полезные ископаемые. Особые надежды связывают с гелием-3, который применяется в счетчиках нейтронов и считается перспективным как топливо для термояда. На Земле этот элемент редок, а на Луне его запасов хватит, чтобы обеспечить человечество энергией на тысячелетия. Было бы интересно также добраться до запасов воды, содержащихся в лунном грунте и минералах.

Не исчерпан и научный потенциал естественного спутника. Ученые до сих пор не знают, как он образовался, и ответ на этот вопрос, очевидно, находится не на Земле. Луна — отличная площадка для астрофизических наблюдений, поскольку у нее нет атмосферы. Технически уже сейчас можно установить там телескопы. Оттуда удобно следить за астероидами, представляющими опасность для Земли.

А в отдаленном будущем имело бы смысл перевести на Луну энергоемкие производства, чтобы снизить промышленные выбросы на Земле.

Супертяжелые ракеты-носители

Вопрос о супертяжелых ракетах-носителях для полетов к Луне остается дискуссионным. Одни считают, что без ракет, способных нести 80–120 тонн полезного груза, не обойтись. Другие полагают такую технику нерациональной, поскольку ее эксплуатация и содержание инфраструктуры слишком дороги. В любом случае у мировой космической индустрии хватает опыта в разработке супертяжелых ракет-носителей: "Н-1", "Энергия" и "Вулкан" в СССР, "Saturn-5", "Ares V" в США.

Сейчас в США реализуются два подобных проекта — Space Launch System, запуск которой отложен, и успешно прошедшая испытания частная Falcon Heavy. В Китае создают ракету "Великий поход — 9", рассчитанную на 130 тонн полезной нагрузки. В России проектируют сверхтяжелый вариант "Энергии", а тяжелая ракета класса "Ангара" уже испытана. И хотя на лунную орбиту она сможет доставить не более десяти тонн груза, достаточно десятка полетов, чтобы обеспечить Луну материалами для строительства базы.

В космодромах для сверхтяжелых ракет-носителей на Земле недостатка нет: Байконур, Восточный, Куру во Французской Гвиане и Ванденберг во Флориде, четыре космодрома в Китае. Отработана заправка кораблей в космосе, стыковка стала рутинной операцией.

Станция на орбите Луны

Как промежуточный этап освоения Луны рассматривают проект строительства обитаемой станции на ее орбите. О реализации соответствующих планов до 2025–2030 годов заявили США, Россия и Китай. Сомневаться в успехе предприятия не приходится, поскольку за плечами международного сообщества два десятка лет успешной эксплуатации МКС.

США и Россия договорились о совместной орбитальной станции Deep Space Gateway. К проекту, возможно, присоединятся Китай, Индия и некоторые страны БРИКС. Россия планирует создать несколько модулей, включая шлюзовой и жилой, а также стыковочные узлы для прибывающих к станции космических кораблей. Технический облик Deep Space Gateway представят уже в этом году. К сборке на орбите Луны планируют приступить в 2024-м.

Лунная обитаемая база

На Луне нет атмосферы и магнитного поля, зато ее поверхность непрерывно бомбардируют микрометеориты, перепады температур за сутки достигают двухсот градусов Цельсия. Люди могут там работать либо в скафандрах и герметичных луноходах, либо в стационарном обитаемом модуле с полной системой жизнеобеспечения. Развертывать его удобнее в районе Южного полюса, где всегда светло и меньше колебания температуры. На первом этапе модуль соберут роботы. Когда же пилотируемые полеты на Луну будут достаточно отработаны, строительство расширится.

Первые обитатели Луны сначала развернут средства связи с орбитальной станцией и Землей, затем запустят энергетические установки на гибких фотоэлементах или топливных ячейках. Нужно защитить базу от космического излучения и солнечных вспышек. Для этого придется покрыть ее метровым слоем реголита, например, с помощью направленного взрыва, поскольку доставлять на Луну экскаваторы и самосвалы не имеет смысла. Вообще, строить там придется на основе совершенно иных технологий: применять надувные модули, печатать конструкционные элементы на 3D-принтере, создавать композитные материалы из лунного грунта посредством лазерного спекания и высокотемпературного синтеза.

В модуле предусмотрят систему снабжения кислородом и питьевой водой, создадут растительную оранжерею. Самообеспечение лунной базы — ключевое условие. Только так можно уменьшить поток ракет с Земли, доставляющих грузы.

Принципиальных препятствий для колонизации Луны нет, но как в результате будет выглядеть обитаемая станция, зависит от целей, для которых она предназначена.

Источник: ria.ru