Освоение Луны. Исследования космоса

Развитие космической техники неизбежно приведет человечество к тому, что через несколько десятилетий понятие "ближний космос" будет включать и Луну. Вначале пилотируемые космические корабли и орбитальные станции перейдут на более высокие геостационарные орбиты и в окололунное пространство. А следующим шагом будет начало освоения Луны - создание на ее поверхности постоянно действующей обитаемой базы.

Геостационарная орбита - круговая экваториальная орбита, удаленная от поверхности Земли примерно на 35 800 км. Период обращения по такой орбите равен звездным суткам (23 часа 56 минут 4 секунды среднего солнечного времени). При этом условии угловая скорость ИСЗ относительно центра Земли равна угловой скорости вращения Земли - ИСЗ постоянно будет находиться над определенной точкой земного экватора.

Однако позволительно спросить: зачем людям нужна Луна? Какая от нее может быть польза?

В последние годы в хозяйственной деятельности человечества наметилась новая цель - изучение и использование внеземных природных ресурсов. Мы столкнулись с проблемой нехватки источников энергии, полезных ископаемых, запасов чистой пресной воды. Надо искать замену тому, что исчезает на нашей планете. И люди невольно обращают свой взгляд на Луну - ближайший объект в космическом пространстве. Близость Луны к Земле и ее доступность для новой космической техники позволяют вовлечь Луну в круг земных проблем.

Когда мы говорим о целесообразности использования ресурсов Луны, то это не только поиски и разработка ее полезных ископаемых. В соседнем мире мы не найдем богатых рудных месторождений, пластов каменного угля и, видимо, запасов нефти. Зато наш естественный спутник обладает многими другими важными потенциальными ресурсами, и по мере развития космонавтики люди непременно будут их использовать.
Высокий уровень индустриализации современного общества с каждым годом приближает нас к глобальной экологической катастрофе. Но как может помочь нам Луна, если на ней нет ни атмосферы, ни даже маленького озерца?

Конечно, никто не собирается возить с Луны воздух и воду. Но ведь можно вывезти с Земли на Луну нашу индустрию, особенно наши вредные радиоактивные и химические производства. Понятно, что для осуществления такой грандиозной промышленной перестройки земной цивилизации предстоит проделать трудный и сложный путь, и начало этому пути должно быть положено уже в первой половине XXI века.

Прежде чем устраивать на Луне поселения, необходимо подумать: как обеспечить ее жителей кислородом и водой? Как наладить добычу жизненно необходимых веществ на месте? Ведь не возить же все с Земли!

По имеющимся прогнозам, основные породообразующие минералы на Луне - пироксен, плагиоклаз, ильменит - содержат в среднем 40% кислорода. Вот они и должны послужить исходным материалом для получения кислорода. Технология получения кислорода из лунного грунта уже отработана в наземных лабораториях. В США разработан проект автоматизированного завода для промышленного производства кислорода на Луне. Производительность такого завода - до 1000 т кислорода в год.

Среди первоочередных задач, помимо создания на Луне запасов жидкого кислорода, стоит задача получения и накопления воды. Известно, что лунные породы обезвожены. Но не исключено, что в коре Луны содержится много воды в виде подповерхностных ледников. И вполне возможно, что открытые в последние годы так называемые лунные купола являются не чем иным, как гидролак-колитами - вершинами подлунных наледей. А пока этот вопрос будет выясняться, придется наладить производство воды на Луне химическим путем.

Потоки солнечного ветра (солнечных корпускул) и галактические космические лучи представляют собой почти чистый водород с примесью гелия. Расчет показывает, что за 1 млрд лет на каждый квадратный сантиметр лунной поверхности в виде корпускулярного излучения должно было упасть около 10 г водорода. Лунный реголит впитывает водород подобно тому, как губка впитывает воду. За всю историю существования Луны в ее поверхностном слое накопилось такое количество водорода, которое эквивалентно содержанию воды порядка 1 л в кубическом метре реголита.
Основной технологический процесс получения водорода из лунных пород - это их нагревание до высоких температур. Затем водород подается в установку, которая загружена кислородсодержащей породой, например ильменитом. Здесь он вступает в химическую реакцию с кислородом, в результате чего образуется водяной пар. Для получения воды пар охлаждают. Судя по земным экспериментам, выход воды при обработке 45 кг ильменита составляет 450 г.

Приведем еще один пример: в 20 кг лунной породы (реголита) содержится такое количество кислорода, которое вполне достаточно для дыхания одного человека в течение суток.

Из лунного грунта можно добывать и другие нужные химические вещества. Словом, запасы минерального сырья на Луне так велики, что со временем отпадет всякая необходимость в их доставке с Земли. Это позволяет надеяться, что Луна может быть успешно освоена и заселена людьми.

Проблема заселения Луны людьми - это прежде всего проблема строительства таких лунных жилищ, внутри которых были бы созданы земные условия. Они должны надежно изолировать людей от безвоздушного космического пространства, препятствовать резким колебаниям температуры, защищать от метеоритов и опасных излучений. Для этого жилые отсеки лучше всего помещать в специальные углубления, а сверху их засыпать толстым слоем лунного грунта.

Упрятанное от враждебной человеку космической среды, лунное жилище будет связано воздухопроводами с оранжереей, расположенной на поверхности Луны. Оранжерея тоже должна быть герметично изолирована от окружающего ее безвоздушного пространства. Она обильно облучается солнечными лучами, и произрастающие в ней растения очищают искусственную атмосферу от углекислоты и насыщают ее кислородом. Со временем на Луне будет налажено производство своих продуктов питания.

Надо подумать об источниках энергии для лунной базы. Главным направлением развития лунной энергетики должно быть использование солнечной энергии путем преобразования ее в электрическую. Прообраз таких установок - солнечные батареи, которые широко применяются на различных космических аппаратах.

Из-за отсутствия на Луне атмосферы на единицу ее поверхности приходится примерно в 3 раза больше солнечной радиации (лучистой энергии), чем на единицу поверхности Земли. Следовательно, в смысле облучения солнечными лучами поверхность Луны эквивалентна поверхности всех земных материков. И если бы удалось замостить какую-то ее часть полупроводниковыми фотоэлементами и найти способы передачи энергии на Землю, то Луна могла бы стать для нас, пожалуй, самой главной электростанцией. Правда, у такой электростанции есть существенный недостаток: она вырабатывает электрическую энергию только в дневное время.

Но есть и другие источники энергии, действие которых не зависит от времени суток, например ядерные энергоустановки. Решение энергетической проблемы человечество возлагает также на управляемые термоядерные реакции. Одна из таких реакций - слияние ядер дейтерия (тяжелого водорода) и изотопа гелия (гелий-3). Эта реакция совершается при малых затратах и почти полном отсутствии радиоактивных отходов, что исключает опасность радиоактивного заражения окружающей среды.

На Земле изотоп гелия встречается очень редко. Зато на Луне, приносимый солнечным ветром, он в течение 4 млрд лет впитывался в лунный грунт. Результаты лабораторного анализа лунного грунта показывают, что в поверхностном слое реголита накопилось порядка 1 млн т запасов гелия-3. Такого количества ядерного топлива хватило бы на десятки тысяч лет не только для лунных поселений, но и для всего человечества.

Богатства Луны огромны! Надо только научиться их добывать и рационально использовать для развития лунной индустрии и энергетики. Когда Луна станет местом сосредоточения промышленности землян, наша голубая планета Земля превратится в подлинный оазис жизни.

В эпоху своего возникновения Луна находилась в несколько раз ближе к Земле, чем теперь, и гораздо быстрее вращалась вокруг своей оси. Гравитационное притяжение соседней Земли вызывало на расплавленной поверхности лунного шара сильные приливы. Под их воздействием Луна приняла несколько вытянутую форму, а когда она затвердела, форма ее так и осталась вытянутой.

Приливное трение постепенно замедляло скорость вращения Луны. Это происходило до тех пор, пока период вращения Луны вокруг оси не стал равен периоду ее обращения по орбите вокруг Земли. И теперь нам видна только одна сторона Луны.

Поскольку масса Земли в 81 раз больше массы Луны, то приливная сила, оказываемая Землей на Луну, гораздо больше, чем приливная сила, оказываемая Луной на Землю. Как известно, волны лунных приливов, надвигаясь каждый раз на восточные берега земных материков, создают силу приливного трения водных масс о твердое тело нашей планеты. В результате Земля замедляет свое вращение, а продолжительность суток постепенно возрастает. При сохранении скорости увеличения длины суток на 1,5 секунды за 100 тыс. лет уже в текущем геологическом периоде (через 10 млн лет) в земном году будет на одни сутки меньше.

Приливное взаимодействие в системе Земля-Луна приводит еще к тому, что наш спутник отходит от Земли все дальше и дальше. Вычисления показали, что это будет происходить до тех пор, пока продолжительность лунного месяца и земных суток не сравняются и не достигнут примерно 50-55 теперешних суток. Луна будет тогда находиться от Земли раза в полтора дальше, чем теперь, то есть примерно на расстоянии 600 тыс. км.

Приливная эволюция системы Земля-Луна совершается также под влиянием притяжения Солнца, но гораздо медленнее. Так, в результате приливного воздействия центрального светила период вращения нашей Земли должен увеличиваться до тех пор, пока он не станет равным годичному периоду обращения Земли. В таком положении, возможно, окажется планета Меркурий.

Постепенное удлинение земных суток вследствие солнечных приливов нарушит установившееся относительное равновесие в системе Земля-Луна. Луна станет приближаться к Земле. Расчеты показывают, что через многие миллиарды лет это сближение должно завершиться катастрофой.

Можно подумать, что Луна упадет на Землю, но до этого дело, видимо, не дойдет. Просто, когда Луна приблизится к Земле на запретное расстояние - достигнет так называемого предела Роша, ближе которого она не может сохранить устойчивую форму, наш естественный спутник будет разорван на части мощными земными приливными силами. Из множества лунных фрагментов вокруг Земли возникнет кольцо, похожее на кольцо Сатурна. Разрыв Луны произойдет примерно тогда, когда расстояние между центрами двух небесных тел (Земли и Луны) сократится до 18 тыс. км.

Восстановление эволюционного пути Луны проливает свет на ряд спорных моментов в прошлом и позволяет заглянуть в будущее Земли.

👁 2 392

В 1961 году Нью-Йорк Таймс заметили: «Настолько быстры успехи в технологиях полёта, что жизнь человека, родившегося в 1900 году может охватывать промежуток от начала авиации в 1903 году до начала исследования Солнечной системы». Легко понять, почему лунная колония казалась настолько достижимой во времена космической гонки. И хотя она до сих пор не воплотилась, мысли о колониях на Луне никогда полностью не оставляли наши фантазии. Сегодня лунные базы постоянно появляются в планах, будь то сами базы, или испытательные конструкции для моделирования деятельности на других космических телах. Вот пять больших планов (и несколько других идей по колонизации Луны).

1. Далёкие планы Китая

Когда Китайское национальное космическое управление посадило луноход в 2013 году, США отследили это при помощи «Lunar Reconnaissance Orbiter» просто для уверенности, что в Пекине говорили правду (так и было). Китай также ранее вывел на орбиту космические аппараты для картографирования Луны, а его долгосрочные лунные планы содержат миссию с возвратом образца. В 2014 году государственная газета Китая сообщила, что лунная колония находится в разработке, ссылаясь на Чжана Юхуа, заместителя главного конструктора лунной миссии Чанъэ-3. «В дополнение к лунной технологии посадки с людьми, мы также работаем по теме строительства лунной базы, которая будет использоваться для развития новых технологий энергетики и распространения жизни в космосе», - сказал Чжан. Китай стремится провести мягкую посадку на обратной стороне Луны к 2019 – то, чего не делали даже Соединённые Штаты.

1. Российская теплица и лабораторно-жилой модуль

В 1960-е годы у Советского Союза были некоторые подвижки по проектированию лунной базы, и он имел все шансы на успех. В конце концов, большую часть космической гонки они обгоняли американскую космическую программу. Сначала был Спутник-I - первый искусственный аппарат на орбите Земли. Собака Лайка была первым животным на орбите Земли. Луна-1 был первым космическим аппаратом на орбите Солнца. Затем Юрий Гагарин стал первым человеком в космосе и первым на орбите Земли. Первой женщиной в космосе была Валентина Терешкова. Первая мягкая посадка на Луну? Луна-9. Первое возвращение образца? Луна-16.

В советском проекте «Галактика» разработали несколько базовых лунных конфигураций. Среди рассмотренных источников энергии были ядерный и солнечный. Воздух для дыхания на базе можно получать в теплице, которая является ещё и зоной отдыха экипажа. Вода, отходы и воздух будут перерабатываться. База должна была быть построена в три этапа, с экипажем из 8 - 12 человек, живущих там до одного года. Более позднее предложение, «Звезда», должна была состоять из трёх фаз строительства с шестью запусками в общей сложности. Среди объектов и возможностей базы: два лабораторно-жилых модуля и лабораторного-производственный (который включал биотехнологии, физику и технологические лаборатории, и установки производства кислорода). «Звезда» могла вместить шесть человек. В конечном счете, это предложение было заброшено, когда США не стали хлопотать о своей собственной лунной базе. Сегодня лунные устремления России полагаются в партнерстве с Китаем.

1. Передвижная база НАСА на солнечной энергии, среди прочего

Американская космическая программа знает Луну лучше всего. Только 12 человек ходили по Луне, и все они были астронавтами НАСА. Их след ещё можно наблюдать с «Lunar Reconnaissance Orbiter», и есть автомобиль, что там ждет. США впервые задумались о колонизации Луны в 1950-е годы с проектом «Horizon», в котором предполагалось разместить там 12 солдат и наблюдать за Землёй, исследовать Луну, заниматься лунной наукой, а также выполнять «военные операции на Луне, если потребуется».

В 2004 году Белый дом хотел возвращения на Луну к 2020 г. В программе «Созвездие» должны были быть ракета, автомобиль и спускаемый аппарат. Это был, по сути дела, усиленный «Аполлон». Согласно программе планировалась передвижная лунная база на солнечной энергии с герметичными дюнными багги для астронавтов, чтобы ездить без нужды в скафандре. Имея всё на колесах, астронавты смогли бы исследовать Луну в так называемом «режиме супервылазки». Базовая идея умерла вместе с «Созвездием» в 2009 году.

Хотя НАСА не имеет текущих планов по строительству лунной колонии, на его сайте есть прочное обоснование такого проекта. Лунная база позволит НАСА «испытывать технологии, системы, выполнение стадий полетов, а также методы исследований в целях снижения рисков и повышения производительности будущих миссий на Марс и дальше». Недавнее исследование показало, что такая база будет на 90 процентов дешевле, чем считалось ранее. Астронавтам нужно что-то делать, поскольку неясная миссия по перенаправлению астероида была наконец отменена. Подразделение НАСА по человеческим исследованиям и операциям планирует пилотируемый полет на Марс на середину 2030-х годов, но это слишком долго, и астронавты могут остыть к этому.

1. 3D-печатные норы хоббитов европейского космического агентства

По мере того как Международная космическая станция приближается к своему концу, правительства ищут, что стоит делать дальше. Луна уже созрела. «Представляется целесообразным предложить постоянную лунную станцию ​​в качестве преемника МКС», - сказал Иоганн-Дитрих Вернер, генеральный директор ЕКА. План лунной базы ЕКА предусматривает автономного робота, который сядет на Луне и приступит к работе по созданию жилых помещений в стиле Command&Conquer. Машина запустит свою «принтерную форсунку» под реголит Луны, и смешивать оксид магния с лунным грунтом для создания строительного материала. Связывающая соль упрочнит материал до состояния камня. В результате будет напечатанная и подвинутая вверх среда обитания, своего рода лунные норы хоббитов. Эту среду можно подготовить за 3 месяца.

1. Частный модуль «BEAM»

Луна также интересна в качестве места для небесного шахтёрского города. За миллиарды лет, солнечный ветер оставлял Гелий-3 на Луне. Это идеальное, нерадиоактивное топливо для реакторов термоядерного синтеза. В 2013 году НАСА попросило «Bigelow Aerospace» начать прощупывание интереса частного сектора к выполнению работ за пределами околоземной орбиты. «Bigelow» будет ключевым игроком в таком предприятии, как это уже случилось в деле создания космических обитаемых модулей. (Расширяемый модуль «Bigelow» уже отправлен на МКС). Проект ещё дальше, чем можно бы думать. «Bigelow» разработал конструкцию такой колонии и способ строительства. В 2014 году НАСА запросило предложения по системам перевозки грузов и посадки. Теперь это только вопрос снижения затрат до уровня с нужным гарантированным возвратом инвестиций.

Луна, по мнению многих ученых, является одним их наиболее привлекательных космических объектов для потенциальной колонизации. Это вполне логично, так как на сегодняшний день Луна – единственное небесное тело, на котором удалось побывать человеку. Плюс к этому, это самая близкая точка назначения, полет к которой будет минимально затратным (полет занимает три дня). И наконец, Луна является наиболее тщательно изученным космическим объектом.

Колонизация Луны откроет перед человечеством новые горизонты возможностей: на поверхности спутника можно будет построить обсерватории для получения более точных данных, спутник можно будет впоследствии использовать как «перевалочный пункт» при полетах на другие планеты, здесь можно построить промышленные предприятия, а также заниматься добычей полезных ископаемых (железо, алюминий, титан, а также редкий гелий-3). Кроме того, в связи с колонизацией Луны нельзя не рассматривать возможность развития космического туризма

В ближайших планах человечества – постройка на поверхности Луны базы, которая бы занималась добычей редкого в земных условиях изотопа – гелия-3 (применяемого в ядерной энергетике). Наиболее радужные планы у российских ученых, которые планируют завершить строительство постоянной станции на Луне уже к 2015 году. Кроме России на лунной богатство в ближайшее будущее претендуют такие страны как США, Китай и Япония.

Несмотря на то, что колонизация Луны рассматривается пока еще лишь в перспективе, человечество уже успело предпринять некоторые шаги по осуществлению этого плана. На сегодняшний день уже созданы подробные карты поверхности Луны с указанием мест залегания различных минералов. Различные страны, такие как Китай, Япония, Индия уже успели запустить первые искусственные лунные спутники, с помощью которых проводится исследование лунной поверхности. Однако из-за дефицита бюджета многие страны отказываются предпринимать пока меры по организации пилотируемого полета на Луну (например, с 2011 года прекращено финансирование программы НАСА). Тем не менее Америка уже разрабатывает новый проект – «аватары», - в рамках которого планируется экспедиция на поверхность спутника роботов-аватаров.

Однако стоит подробнее рассмотреть негативные факторы, которые способны помешать осуществлению плана по колонизации спутника. Например, из-за отсутствия атмосферы поверхность Луны совершенно не защищена от солнечной радиации, а также от бомбардировки поверхности метеоритами. В случае с радиацией ученые разрабатывают специальные защитные костюмы, а также проектируют возможные убежища от радиации, которые можно будет построить на Луне. Еще одной серьезной проблемой является рентгеновское излучение: при нахождении на Луне более 100 часов, астронавт может получить опасную дозу с вероятностью 10 процентов. Также стоит отметить такой неблагоприятный фактор как лунная пыль, состоящая их острых частиц, обладающих электростатическим зарядом. Пыль способствует быстрой изнашиваемости техники, а также при попадании в легки человека может быть очень опасна для здоровья.

Продемонстрировали практическую осуществимость полёта на Луну (будучи при этом очень дорогостоящими проектами), они в то же время охладили энтузиазм создания лунной колонии. Это было вызвано тем, что анализ образцов пыли, доставленных космонавтами, показал очень низкое содержание в ней лёгких элементов [ ] , необходимых для поддержания жизнеобеспечения.

Несмотря на это, с развитием средств космонавтики и удешевлением космических полётов, Луна представляется первичным объектом для основания базы. Для учёных лунная база является уникальным местом для проведения научных исследований в области планетологии , астрономии , космологии , космической биологии и других дисциплин. Изучение лунной коры может дать ответы на важнейшие вопросы об образовании и дальнейшей эволюции Солнечной системы , системы Земля - Луна, появлении жизни. Отсутствие атмосферы и более низкая гравитация позволяют строить на лунной поверхности обсерватории , оснащённые оптическими и радиотелескопами , способными получить намного более детальные и чёткие изображения удалённых областей Вселенной, чем это возможно на Земле, а обслуживать и модернизировать такие телескопы гораздо проще, чем орбитальные обсерватории.

Луна обладает и разнообразными полезными ископаемыми, в том числе и ценными для промышленности металлами - железом , алюминием , титаном ; кроме этого, в поверхностном слое лунного грунта, реголите , накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3 , который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов . В настоящее время идут разработки методик промышленного получения металлов, кислорода и гелия-3 из реголита; найдены залежи водяного льда.

Глубокий вакуум и наличие дешёвой солнечной энергии открывают новые горизонты для электроники , металлургии , металлообработки и материаловедения . Фактически условия для обработки металлов и создания микроэлектронных устройств на Земле менее благоприятны из-за большого количества свободного кислорода в атмосфере, ухудшающего качество литья и сварки, делающего невозможным получение сверхчистых сплавов и подложек микросхем в больших объёмах. Также представляет интерес выведение на Луну вредных и опасных производств.

Луна, благодаря своим впечатляющим ландшафтам и экзотичности, также выглядит как весьма вероятный объект для космического туризма , который может привлечь значительное количество средств на её освоение, способствовать популяризации космических путешествий, обеспечивать приток людей для освоения лунной поверхности. Космический туризм будет требовать определённых инфраструктурных решений . Развитие инфраструктуры, в свою очередь, будет способствовать более масштабному проникновению человечества на Луну.

Существуют планы использования лунных баз в военных целях для контроля околоземного космического пространства и обеспечения господства в космосе .

Гелий-3 в планах освоения Луны

Создание станции - не только вопрос науки и государственного престижа, но и коммерческой выгоды. Гелий-3 - это редкий изотоп, стоимостью приблизительно 1200 долларов США за литр газа , необходимый в ядерной энергетике для запуска термоядерной реакции . На Луне его количество оценивается в тысячи тонн (по минимальным оценкам - 500 тысяч тонн ). Плотность жидкого гелия-3 при температуре кипения и нормальном давлении равна 59 г/л, а в газообразном виде примерно в 1000 раз меньше, следовательно, 1 килограмм стоит более 20 миллионов долларов, а весь гелий - более 10 квадриллионов долларов (около 500 нынешних ВВП США).

При использовании гелия-3 не возникает долгоживущих радиоактивных отходов , и поэтому проблема их захоронения, так остро стоящая при эксплуатации реакторов на делении тяжёлых ядер, отпадает сама собой.

Однако существует и серьёзная критика этих планов. Дело в том, что для зажигания термоядерной реакции дейтерий+гелий-3 необходимо нагреть изотопы до температуры в миллиард градусов и решить задачу удержания нагретой до такой температуры плазмы. Современный технологический уровень позволяет удержать плазму, нагретую лишь до нескольких сотен миллионов градусов в реакции дейтерий +тритий , при этом почти вся энергия, полученная в ходе термоядерной реакции, затрачивается на удержание плазмы (см. ITER). Поэтому реакторы на гелии-3 многими ведущими учёными, например, академиком Роальдом Сагдеевым , выступившим с критикой планов Севастьянова, считаются делом отдалённого будущего. Более реальными с их точки зрения является разработка на Луне кислорода , металлургия , создание и запуск космических аппаратов, в том числе ИСЗ , межпланетных станций и пилотируемых кораблей.

Вода

Лунные электростанции

Ключевые технологии имеют, по оценке НАСА, уровень технологической готовности 7/10. Рассматривается возможность производства большого объёма электроэнергии, равного 1 Вт. При этом стоимость лунного комплекса оценивается примерно в 200 трлн долл. США. В то же время стоимость производства сравнимого объёма электроэнергии наземными солнечными станциями - 8000 трлн долл. США, наземными термоядерными реакторами - 3300 трлн долл. США, наземными угольными станциями - 1500 трлн долл. США .

Практические шаги

Лунные базы в первой «Лунной гонке»

В США прорабатывались аванпроекты лунных военных баз Лунэкс (Lunex Project) и Горизонт (Project Horizon) , а также имелись технические предложения по лунной базе Вернера фон Брауна .

В первой половине 1970-х гг. под рук. академика В. П. Бармина московскими и ленинградскими учёными разрабатывался проект долговременной лунной базы, в котором, в частности, изучались возможности обваловки обитаемых сооружений направленным взрывом для защиты от космического излучения (изобретения А. И. Мелуа с использованием технологий Альфреда Нобеля). Более детально, включая макеты экспедиционных транспортных средств и обитаемых модулей , был разработан проект лунной базы СССР «Звезда» , который должен был быть реализован в 1970-х-1980-х гг. как развитие советской лунной программы , свёрнутой после проигрыша СССР в «лунной гонке» с США.

Lunar Oasis

В октябре 1989 года на 40-м конгрессе Международной авиационной федерации сотрудники НАСА Майкл Дьюк (Michael Duke), глава подразделения исследований Солнечной системы Космического центра имени Линдона Джонсона в Хьюстоне, и Джон Ньехофф (John Niehoff) из Science Applications International Corporation (SAIC) представили проект лунной станции Lunar Oasis. До сих пор этот проект считается весьма проработанным и интересным по ряду основных решений, одновременно оригинальных и реалистичных. Десятилетний проект Lunar Oasis предполагал три стадии, суммарно предусматривавшие 30 полётов, половина из которых пилотируемые (по 14 т груза); беспилотные старты оценивались по 20 т груза каждый.

Авторы называют стоимость проекта равным четырём программам «Аполлон», а это примерно $550 млрд в ценах 2011 года. Учитывая, что время реализации программы предполагалось весьма значительным (10 лет), ежегодные расходы на неё составили бы около $50 млрд. Для сравнения можно указать на то, что в 2011 году затраты на содержание американских войск в Афганистане достигли $6,7 млрд в месяц, или $80 млрд в год.

Лунные базы в «Лунной гонке» XXI века

К 2050 году планируется построить обитаемую базу и полигон по добыче полезных ископаемых .

Европейский проект

Проблемы

Длительное присутствие человека на Луне будет требовать решения ряда проблем. Так, атмосфера Земли и магнитное поле задерживает бо́льшую часть солнечной радиации. В атмосфере также сгорает множество микрометеоритов . На Луне без решения радиационной и метеоритной проблем невозможно создание условий для нормальной колонизации. Во время солнечных вспышек создаётся поток протонов и других частиц , способных представлять угрозу для космонавтов. Однако эти частицы обладают не слишком большой проникающей способностью, и защита от них является решаемой проблемой. Кроме того, данные частицы обладают низкой скоростью, а значит, есть время для того чтобы спрятаться в антирадиационные укрытия. Гораздо большую проблему представляет жёсткое рентгеновское излучение . Расчёты показали , что астронавт после 100 часов на поверхности Луны с вероятностью 10 % получит опасную для здоровья дозу (0,1 Грея ). В случае же солнечной вспышки опасную дозу можно получить в течение нескольких минут.

Отдельную проблему представляет лунная пыль . Лунная пыль состоит из острых частиц (поскольку нет сглаживающего влияния эрозии), а также обладает электростатическим зарядом. В результате лунная пыль проникает везде и, обладая абразивным действием, уменьшает срок работы механизмов (а попадая в лёгкие, - становится смертельной угрозой здоровью человека и может вызвать рак лёгких ).

Коммерциализация также не очевидна. Необходимость в больших количествах гелия-3 пока отсутствует. Наука ещё не смогла достичь контроля над термоядерной реакцией. Самым многообещающим проектом в этом отношении на данный момент (конец 2018 года) является масштабный международный экспериментальный реактор ИТЭР , строительство которого предполагается закончить к 2025 году. После этого последует порядка 20 лет экспериментов. Промышленное использование термоядерного синтеза ожидается не ранее 2050 года по самым оптимистическим прогнозам. В связи с этим, до этого времени добыча гелия-3 не будет представлять промышленного интереса. Космический туризм также нельзя назвать движущей силой освоения Луны, поскольку требуемые на данном этапе вложения не смогут окупиться в разумное время за счёт туризма, что показывает опыт космического туризма на МКС, доходы от которого не покрывают и малой доли затрат на содержание станции. [ ]

Такое положение вещей приводит к тому, что высказываются предложения (см. Роберт Зубрин «A Case for Mars») освоение космоса сразу начинать с Марса .

Фильмография

См. также

Примечания

1. Артур Кларк . Бросок на Луну
2. Лысенко М.П., Каттерфельд Г.Н., Мелуа А.И. О зональности грунтов на Луне // Изв. Всес.Геогр. Об-ва. - 1981. - Т. 113 . - С. 438-441 .
3. Академик Б. Е. Черток «Космонавтика в XXI веке» (неопр.) (недоступная ссылка) . Проверено 22 февраля 2009. Архивировано 25 февраля 2009 года.
4. Лунные полюса могут стать обсерваториями - ученый (неопр.) . РИА Новости (1 февраля 2012). Проверено 2 февраля 2012. Архивировано 31 мая 2012 года.
5. К 2015 году Россия создаст станцию на Луне , Kommersant.ru, 25.01.2006.
6. Christina Reed (Discovery World). The Fallout of a Helium-3 Crisis (неопр.) (19 февраля 2011). Архивировано 9 февраля 2012 года.
7. 3D News. Колонизация Солнечной системы отменяется (неопр.) (4 марта 2007). Проверено 26 мая 2007.
8. Принесенные солнечным ветром (неопр.) . Эксперт (19 ноября 2007). Архивировано 9 февраля 2012 года.
9. Популярная механика. Лунная сенсация. (неопр.) . PopMech (25 сентября 2009).

Колонизация космоса - это концепция расселения человечества, гуманизации пространства и постоянных человеческих поселений за пределами Земли. В настоящее время колонизация космоса является единственной консолидирующей идеей в мире, хотя существуют другие приоритеты и программы с двухтысячелетней историей, как, например, спортивные Олимпиады.

Обычно, колонизация космоса рассматривается как долгосрочная цель любых национальных космических программ.

Первая колония может появиться на Луне, позже на Марсе, далее во всем пространстве Солнечной системы, позже в Поясе Койпера и в Облаке Оорта. Последние находятся за орбитой Урана и имеют триллионы комет и астероидов. На них могут быть все необходимые для поддержания жизни ингредиенты (водяной лёд, органические соединения и материалы для строительство космических станций) и большое количество гелия-3, который считается перспективным топливом для управляемых термоядерных реакций. Существует предположение, что расселяясь по таким облакам комет, человечество сможет достигнуть других звёздных систем без помощи субсветовых космических кораблей.

Ниже приводится таблица предполагаемых сроков колонизации космоса на 100 лет.

Табл. Планы колонизации космоса на 100 лет

Колонизация космоса: мнение скептиков и сторонников
Противники развития постоянных колоний в космическом пространстве часто ссылаются на очень высокие первоначальные инвестиции и на отсутствие отдачи от этих инвестиций.

На самом деле, мы сильно преувеличиваем затраты на космос по разным причинам.
Первая причина. Первоначальные инвестиции за 10 лет имеют высокую отдачу . Возьмем частный капитал и акции фондового рынка. Частная компания SpaceX , основанная PayPal соучредителем Элон Маск, в 2002 году. Было вложено 120 млн. долларов. В 2006 году компания получила контракт НСПНК или 100 млн. долларов за каждый пуск ракетоносителя Falcon-1 и Falcon-9 или более $ 1 млрд до 2012 года. В 2008 г. выиграла конкурс НАСА в размере $ 278 млн на развитие ракетоносителя Falcon-9. 2008 года SpaceX выиграла CRS контракт на 12 миссий доставки астронавтов и грузов на МКС в размере $ 1,6 млрд. В 2010 года SpaceX получила крупнейший коммерческий контракт космических запусков ($ 492 млн.) для запуска спутников Iridium.
За восемь лет акции компании SpaceX выросли примерно в тридцать раз. Каждый владелец акций данной компании увеличил свой капитал в 30 раз! Очевидно, с запуском "Falcon Heavy" в 2015-2017 г. (грузоподъемность ~ 53 тонны) , с удешевлением стоимости вывода грузов на орбиту в несколько раз и возможностью доставки грузов на Луну, капитал SpaceX многократно увеличится. Таким образом, первоначальные инвестиции за 10 лет имеют отдачу в десятки раз больше.

• По состоянию на сентябрь 2008 года, Конгресс США направил 825 млрд долларов на войну с Ираком, тогда средний годовой бюджет НАСА равен всего лишь 16 млрд долларов. Другими словами, при уровне финансирования НАСА, денег, затраченных на войну с Ираком, хватило бы примерно на 51 год работы на освоение космоса.
• За одну только неделю военного конфликта на Кавказе в августе 2008 года в Южной Осетии золотовалютные запасы России «усохли» на 16,4 млрд. долларов. Еще большие потери понес фондовый рынок России. Перед событиями в Южной Осетии капитализация российского фондового рынка была близка к 1,1 трлн. долл., а через неделю оказалась ниже 1 трлн. долл. В целом - это потеря 50-100 млрд. долларов, что составляет 30-70 летний бюджет Роскосмоса.
• Военный бюджет США на 2012 финансовый год составит 670,6 миллиарда долларов, из которых 117,6 миллиарда будут потрачены на проведение военных операций за рубежом в Афганистане и Ираке. Это шесть годовых бюджетов НАСА!
• Март-апрель 2011 года. Военный действия НАТО (США, Великобритания, Франция, Канада, Бельгия, Италия) в Ливии. Ежедневные затраты только для США составляют $ 4 млн. За несколько дней в апреле было выпущено 192 крылатые ракеты «Томагавк» (стоимостью каждой от 1 до 1,5 миллионов долларов, производитель General Dynamics, председатель совета директоров и главный управляющий - Николя Чабрайя ). Затраченных средств достаточно, чтобы отработать двупусковую и четыре пусковую схему полета человека к Луне в обход радиационных поясов через геомагнитные полюса Земли на основе действующих ракетоносителей "Союз" и "Протон" (см. выше).

1. "Outer-space sex carries complications".
2. "Known effects of long-term space flights on the human body".
3. "The life of Konstantin Eduardovitch Tsiolkovsky".
4. "Build astronomical observatories on the Moon?"
5. Salisbury, F.B. (1991). "Lunar farming: achieving maximum yield for the exploration of space"/ HortScience: a publication of the American Society for Horticultural Science 26 (7): 827–33.
6. Massimino D, Andre M (1999). "Growth of wheat under one tenth of the atmospheric pressure". Adv Space Res 24 (3): 293–6.
7. Terskov, I.A.; Lisovskiĭ, G.M.; Ushakova, S.A.; Parshina, O.V.; Moiseenko, L.P. (May 1978). "Possibility of using higher plants in a life-support system on the moon". Kosmicheskaia biologiia i aviakosmicheskaia meditsina 12 (3): 63–6.
8. "Lunar Agriculture"
9. "Farming in Space". quest.nasa.gov.
10. Полезная нагрузка космического аппарата / Ракеты-носители "Протон", "Союз", "Днепр", "Атлас".
11. Книга рекордов Гиннесса для химических веществ
12. Космонавтика XXI века: термоядерные двигатели / New Scientist Space (23.01.2003): Nuclear fusion could power NASA spacecraft.
13. Калифорний / en.wikipedia.org/wiki/Californium .
14. Landis, Geoffrey A. (Feb. 2-6 2003). "Colonization of Venus". Conference on Human Space Exploration, Space Technology & Applications International Forum, Albuquerque NM.
15. компания SpaceX / ru.wikipedia.org/wiki/SpaceX
16. Falcon Heavy / en.wikipedia.org/wiki/Falcon_Heavy
17. МАКС / ru.wikipedia.org/wiki/Многоцелевая_ авиационно-космическая_ система
18. General Dynamics Corporation / en.wikipedia.org/wiki/General_Dynamics