Топ-100

Битва за Луну

0
Сверхдержавы нацелились на ископаемые спутника Земли
9 марта Россия и Китай подписали меморандум о сотрудничестве в области создания Международной научной лунной станции. Практически не может быть сомнений в том, что российско-китайский проект является ответом на американо-европейский (плюс Япония, Австралия и ОАЭ) проект «Артемида», целью которого также являет создание лунной базы.
Иными словами, мы стоим на пороге новой лунной гонки – причём в формате, на удивление напоминающем аналогичную кампанию времён холодной войны. Впрочем, есть и существенные различия между тогдашней и нынешней ситуации – в первую очередь, в научно-технической сфере.
Американская «Артемида» 
В 2019 г. теперь уже бывший президент США Дональд Трамп официально поручил НАСА организовать полёт астронавтов на Луну. В космическом агентстве разработали программу «Артемида». Она разделена на 10 этапов: к примеру, высадка на Луне запланирована на 2024 г. Далее в планах – создание космической станции на орбите Луны, а к 2028 г. – и постоянной станции на поверхности спутника Земли со сроком службы в 15 лет.
Звучит амбициозно, но удастся ли выполнить данную программу? Так, непросто складывается судьба ракеты-носителя, которую планируют использовать в данном проекте. Новая сверхтяжёлая ракета SLS разрабатывается Boeing с 2011 г. Первый беспилотный запуск был изначально назначен на 2017 г., потом его перенесли на 2019, затем на 2020 и, наконец, на конец 2021. Именно эта дата считается рабочей на сегодняшний день, но существуют сомнения в том, что полёт всё-таки состоится.
Дело в том, что огневые испытания двигателей ракеты в январе 2021 г. пришлось прервать из-за нарушений параметров безопасности: вместо нормативных 8 минут двигатель проработал лишь 67 секунд. Впоследствии были выявлены неполадки в работе клапанов, которые планировали к 26 февраля устранить и провести новые испытания. Увы, в срок не успели. Сейчас на дворе март, а о новой дате пока не объявляется.
Российско-китайская станция
Как сообщает «Роскосмос», российско-китайская научная лунная станция будет представлять собой комплекс экспериментально-исследовательских средств на поверхности и/или на орбите Луны. Она предназначена для проведения научно-исследовательских работ, проверки технологий с возможностью длительной беспилотной эксплуатации с перспективой присутствия человека на Луне.
Формально российская лунная программа была озвучена ещё раньше американской – в 2018 году. Она предполагала полёт на орбиту Луны и в 2026 г., посадку в 2030, создание орбитальной станции и группировки искусственных спутников навигации и связи в районе 2035 года и создание базы – к 2040. Глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин на своём канале в «Телеграм» 6 марта сообщил, что пилотируемый облёт Луны запланирован на 2028 г. (вместо 2026 г.), хотя высадка на Луну вроде бы запланирована на всё тот же 2030 г.
Ключевая проблема – отсутствие у России сверхтяжёлой ракеты-носителя. Аналог американской SLS, ракета «Енисей», пока только разрабатывается. Завершить ее проектирование планируют в 2021 году, а запуск запланирован аж на 2028 – напомним, американцы к этому моменту уже собираются осваиваться на своей новой лунной базе. Немногим раньше, в 2027 г., должен состояться первый полёт российского «недосверхтяжа», «Ангары А5В», посредством которой можно будет осуществить первые испытательные полёты в рамках лунной миссии (но не сами полёты на Луну).
У китайских партнёров России ситуация, к слову, в этом плане сходная: китайский «супертяж» «Чжанчжен-9» собираются закончить к 2027 г.
Правда, у России есть два козыря в рукаве. Во-первых, это не имеющий аналогов в мире опыт по созданию модулей для долговременного пребывания в космосе: та же Международная космическая станция, к примеру, построена вокруг собранного в России орбитального модуля «Заря». Во-вторых, это проект трансорбитального буксира «Нуклон» на ядерной тяге, который в теории может удешевить доставку грузов от Земли к Луне и облегчить процесс создания как орбитальной, так и поверхностной лунных баз. И это немаловажный момент. Для сравнения, для поддержания работы Международной космической станции к ней ежегодно нужно отправлять порядка 5-10 грузовых кораблей (не считая полётов, целью которых являются доставка и отправка обратно на Землю членов экипажа). При стоимости старта одной американской ракеты SLS в пределах 0,8-1,6 миллиарда долларов США, понятно, что проект выйдет, мягко говоря, недешёвым. Откуда следует естественный вопрос: ради чего, собственно, сверхдержавы идут на подобные расходы?
Зачем нужна база на Луне?
Вопрос целесообразности создания лунной базы – далеко не праздный. Ведь на это будут потрачены очень большие деньги, и поэтому хотелось бы знать, что получится в итоге? К примеру, коммерческий космический туризм, который представляется одним из наиболее очевидных способов заработка на освоении Луны, вряд ли позволить окупить сколь угодно серьёзную часть затрат на проект.
В первую очередь, создание лунной базы – это вещь в себе, где ценностью является сам результат. Проще говоря, для создания лунной базы придётся решить множество технических и технологических задач, разработать и внедрить целый ряд прогрессивных технологий (робототехника, энергетика, материаловедение и т.п.), каждая из которых может иметь также применение в других сферах. А лунная программа – это просто обёртка, объединяющая цель для работы целых кластеров учёных, инженеров и высокотехнологичных предприятий.
Второе – это очевидный вопрос политического престижа и статуса передовой научной державы. Сегодня в условиях, когда международная обстановка на Земле до боли напоминает вторую серию той самой холодной войны, причём практически с теми же участниками в главных ролях, логично было бы ожидать повторения космических соревнований 60-х годов в том или ином виде, и действительно наблюдается это.
Но есть ли непосредственная польза от создания лунной базы вне общенаучного контекста?
«Космодром подскока»
Одной из возможных целей строительства лунной базы может быть создание «пересадочной станции», с которой в будущем будут отправляться экспедиции к другим планетам – например, Марсу или Венере. Действительно, вторая космическая скорость (то есть скорость, которую нужно придать кораблю, чтобы он покинул окрестности небесного тела) для Луны составляет всего 2,4 км в секунду против 11,2 км в секунду для Земли. Это означает, что стартующий от Луны к Марсу космический корабль затратит на разгон до второй космической скорости в 22 раза меньше топлива чем, если бы он стартовал с Земли.
При этом если в качестве топлива этот корабль будет использовать водород, а в качестве окислителя – кислород, то эти компоненты, по всей видимости, можно будет добыть непосредственно на Луне, где они имеются в достаточно существенных количествах в районе полюсов. Подобный проект имеется у США: в 2017 г. был предложена и принята к реализации программа создания так называемой лунной орбитальной платформы-шлюза (lunar orbital platform-gateway, она же deep space gateway). Правда, как следует из названия, «космодром подскока» по американскому проекту должен располагаться на орбите нашего спутника. Однако критики проекта указывают, что создание данной станции на поверхности Луны было бы более целесообразным ввиду относительно меньших расходов на содержание объекта. Кроме того, решение задачи по производству топлива из лунной воды немыслимо без создания наземной инфраструктуры.
В любом случае, данная концепция является одной из наиболее перспективных практических целей для создания постоянных баз на Луне и входит в перечень основных целей как российской, так и американской лунных программ.
Добыча полезных ископаемых
В научной фантастике существование постоянных космических баз, в том числе и на Луне, объясняется в основном необходимостью добычи неких полезных ископаемых. Правда, с учётом себестоимости такой добычи эти ископаемые определённо должны быть достаточно ценными, а, кроме того, они должны отсутствовать на Земле – либо же их добыча на нашей планете должна быть ещё более дорогостоящей.
Пока неясно, существуют ли подобные ископаемые на Луне. Точнее, кое-что необычное там и правда есть: вообще не встречающийся на Земле изотоп гелий-3 – «лёгкий гелий», каждый атом которого состоит из 2 протонов и 1 нейтрона вместо двух протонов и двух нейтронов у обычного гелия-4.
На Земле гелий-3 можно производить только искусственно, причём стоимость производства 1 кг оценивается примерно в 20 млн. долларов. Добыча и доставка гелия-3 с Луны может оказаться существенно дешевле, а если учесть, что оценочные запасы гелия-3 на Луне составляют, по крайней мере, 500 тыс. тонн, затея может выглядеть весьма перспективной.
Проблема в том, что пока гелий-3 человечеству особенно-то и не нужен: сегодня он используется в некоторых приборах (например, счётчиках нейтронов), для производства термоядерного оружия, имеет ограниченное использование в медицине (магнитно-резонансной томографии) и в перспективе может применяться в сверхмощных криогенных устройствах. Однако пока спрос на данное вещество небольшой, и измеряется сотнями граммов в год.
Потребности в гелии-3 могут существенно увеличиться по мере развития технологий управляемого термоядерного синтеза (то есть, создания термоядерных электростанций). Действительно, гелий-3 является существенно более перспективным термоядерным топливом, нежели водород и его изотопы дейтерий и тритий. Последний представляет особенно большую проблему: тритий очень дорог (около 30 млн. долларов за 1 кг), кроме того, реакции с его использованием порождают мощное нейтронное излучение, что весьма неудобно. Замена трития добытым на Луне гелием-3 является весьма перспективным направлением термоядерной энергетики.
Увы, запускать такие реакции земные учёные пока не умеют: по самым оптимистическим оценкам это станет возможно лишь через 20-30 лет. Но как только это произойдёт, лунный гелий-3 станет одним из самых востребованных веществ на Земле, как в середине XX в. это произошло с до той поры «бесполезным» ураном. И к этому моменту, конечно, неплохо было бы овладеть технологиями его добычи, в том числе и на Луне.
Вообще же на Луне имеется довольно много полезных ископаемых, таких как железо, алюминий, титан и т.д. Правда, все их проще и дешевле добыть на Земле. Другое дело, что Луна пока исследована довольно слабо, и мы имеем лишь очень общие представления о том, что именно там есть и что ещё там может быть.
Лунная наука
Луна не имеет атмосферы и магнитного поля, и поэтому является уникальным местом для проведения широко спектра научных исследований – в первую очередь, астрономических и физических. На Луне можно проводить недоступные нам сегодня исследования космической среды, нашего Солнца, других планет Солнечной системы и т.д. Кроме того, близкое изучение самой Луны может дать уникальные сведения об истории формирования Солнечной системы и самой Земли. И кто знает, какие научные открытия будут лежать на другом конце цепочки исследований – и что они смогут принести нам в перспективе?
Правда, скептики утверждают, что большинство таких исследований может быть выполнено с помощью автоматических космических станций – вроде тех же орбитальных телескопов и других подобных устройств. Как бы там ни было, первые лунные базы – что российско-китайская, что американо-европейская – в первую очередь будут, вероятно, именно научными лабораториями.
Луна послезавтра
В более отдалённом будущем возможны и другие практические цели колонизации Луны. Сегодня они могут выглядеть немного фантастично, но мало ли мы видели примеров того, как казавшееся нереальным ещё вчера сегодня становится полноправной частью нашей жизни? К примеру, что вы скажете о проекте превращения Луны в гигантскую электростанцию? Мощные солнечные панели, расположенные вдоль экватора Луны, по оценкам смогут производить около 1 квадриллиона (миллиона миллиардов) ватт. Стоимость строительства такого комплекса оценивается примерно в 200 млрд. долларов, тогда как стоимость строительства солнечных станций аналогичной мощности на Земле оценивается примерно в 9 трлн. долларов, а наземных атомных станций – около 6 млрд. долларов. Передавать выработанную таким образом энергию на Землю можно с помощью направленных электромагнитных пучков – скажем, мощных радиоволн или лазеров. Правда, для этого нужно сначала построить на Луне мощные заводы по производству солнечных батарей преимущественно из местных материалов (чтобы сэкономить на их доставке с Земли). А это требует куда большей степени освоения спутника, чем та, о которой мы говорим сегодня.
Если же человечество освоится на Луне настолько, что сможет строить там заводы (и города с людьми, которые будут их обслуживать), то возможности открываются по-настоящему широкие. К примеру, на Луне будет целесообразно наладить производство искусственных спутников, которые затем будут запускаться на орбиту Земли – благодаря низкой гравитации Луны и высокой гравитации Земли, запуск такого спутника будет в сотни раз дешевле, чем вывод его на орбиту с земной поверхности.
Подводя итоги, можно сказать, что освоение Луны и создание там постоянной обитаемой базы – задача не только амбициозная, но и перспективная, которая способна стать гигантским скачком для всего человечества.
Юрий Ткачев http://strana.ua
Share.

Comments are closed.