Чтобы добраться до Луны, NASA используют два основных корабля – исследовательский Orion и состыкованный с ним многоцелевой посадочный модуль. После приземления он сможет выполнять функции жилого модуля, первого здания будущей базы. «Вы можете загрузить в транспортный отсек все, что необходимо. Затем вы доставляете груз и экипаж туда, куда вам нужно. Аппарат способен летать полностью автоматически, причем, разгрузка и установка оборудования может осуществляться роботами, без всякого участия человека. Мы разрабатываем именно такие системы», — заявил Скотт Горовиц, один из высокопоставленных руководителей NASA.
Представители NASA подчеркивают тот факт, что принятая программа освоения открыта для всех заинтересованных стран, коль скоро они будут готовы вложить в нее свои материальные и интеллектуальные ресурсы. При этом американцы выразили полную готовность сотрудничать с космическими агентствами, имеющими своих представителей на МКС – это Россия, Япония и Европа.
А вот в отношении китайцев NASA высказывается очень неопределенно, давая понять, что в настоящий момент Америка не готова взять их на борт своих челноков. Как бы то ни было, на Луне будет построена именно международная база, призванная стать форпостом всего человечества, а не отдельно взятой страны.
Между тем Россия и Китай уже сообщали о намерении совместно взяться за подготовку пилотируемой марсианской миссии. Правда, пока это только планы.
4 Долговременная лунная база или перспектива 2050 года
В качестве объекта, обладающего уникальными природными условиями, Луна может рассматриваться как база для решения многих задач во благо земной цивилизации. Эти задачи группируются в следующие направления.
Первое и, пожалуй, самое важное на сегодня направление - освоение лунных ресурсов для создания внеземного промышленного производства, которое позволит решить проблемы экологического, энергетического и ресурсного кризисов, угрожающих Человечеству в ближайшем будущем. К нему относятся в том числе задачи по получению на Луне топливных компонентов и расходных материалов для системы транспортных средств в околоземном пространстве. Второе направление: Луна - платформа для уникальных научных исследований и наблюдений. Третье направление: Луна - экспериментальная база для отработки космических технических средств, включая средства околоземного промышленного производства. Четвертое направление: Луна - ключевой транспортный узел дальних межпланетных космических рейсов.
Основные принципы освоения Луны Освоение Луны, с целью использования ее ресурсов для развития человечества, строится на следующих принципах:
- на Луне создается биосфера, которая основана на воде, углеводородах и продуктах их взаимодействия;
- основой развития биосферы на Луне являются солнечная энергетика, использующая уникальные лунные условия: высокую плотность солнечного излучения 1380 Вт/м2 при высоком значении постоянства в дневное время и исключительно низкую температуру окружающей среды в солнечной тени 100°К;
- освоение Луны реализуется поэтапно; каждый из этапов должен учитывать достигнутый за предшествующий период уровень решения проблем и опыт проведения работ, предусматривать преемственность техники, возможность ее совершенствования и дальнейшего логического развития;
- Луна считается центральным звеном лунно-земной космической инфраструктуры; ее ресурсы рассматриваются как основной источник материального обеспечения всего космического хозяйства. В качестве опорных точек инфраструктуры намечены лунная база, окололунная и околоземная базовые станции, имеющие широко развитое производство на лунном сырье и одновременно выполняющие роль транзитных транспортных узлов.
Для функционирования этой инфраструктуры должна быть создана соответствующая транспортная система. Сроки создания и ввода в эксплуатацию всех элементов инфраструктуры должны быть взаимно привязаны и в основном определяться уровнем освоения Луны и развертывания на ней космического хозяйства. Этапы развертывания базы Развертывание базы на 1 этапе (2000-2015 гг.) может производиться по следующему сценарию:
- 2000-2005 гг.: исследование Луны беспилотными космическими аппаратами с целью выбора местоположения постоянной лунной базы для обеспечения производства на Луне;
- 2004-2005 гг.: доставка и комплектация на окололунной орбите пилотируемой станции "МИР-Луна" для обеспечения орбитально-десантного исследования (с участием человека) места для постоянной лунной базы;
- 2005-2006 гг.; орбитально-десантное исследование места для постоянной лунной базы;
- 2007-2009 гг.: создание постоянной Лунной базы с экипажем до 10 человек;
- 2009-2012 гг.: создание первой очереди завода на Луне по производству кислорода в объеме 50 тонн в год (в жидком виде), к концу срока - корректировка сценария дальнейшего освоения Луны;2012-2015 гг.
создание астрофизической лаборатории на Луне, объем производства кислорода в зависимости от корректировки может возрасти до 100-2500 тонн в год.
Таким образом, на первом этапе освоения Луны достигается самообеспечение кислородом постоянной лунной базы и транспортных операций: околоземная орбита-Луна-околоземная орбита. На втором этапе освоения Луны (2015-2030 гг.) должно быть достигнуто самообеспечение и по водороду (50 тонн в год) или метану. В период 2025-2030 гг. планируется ввод в эксплуатацию производства гелия-3 с объемом 100 кг в год. Оценки показывают, что производительность оборудования по переработке лунного грунта для получения Н, и Не должна возрасти в 100-1000 раз. Альтернативой получения водорода могут служить выбросы летучих газов из псевдовулканов, что необходимо учитывать при выборе места для Лунной Базы. На третьем этапе освоения Луны (2030-2050 гг.), предполагается освоить на Луне производство конструкционных и электротехнических материалов на основе местной добычи железа, титана, алюминия, кремния. Основным назначением третьего этапа является развитие производства лунной базы, способного обеспечить создание первых опытных лунных электростанций, использующих энергию Солнца, для снабжения Земли. При этом постоянная лунная база превращается в лунное поселение с численностью до 200 человек. В данной работе рассматривается концепция лунной производственной базы третьего этапа.
Выбор места базы
Выбор места лунной базы определяется несколькими основными факторами. Прежде всего, район базирования должен удовлетворять требованиям максимального содержания интересующих нас сырьевых ресурсов и наименьших затрат, включая обустройство. Координаты этого района должны обеспечивать минимум затрат на транспортные космические операции с учетом требований максимальной безопасности персонала базы, когда ее инфраструктура еще недостаточно развита и степень самообеспечения низка. Кроме того, в районе базирования рельеф должен быть удобен для размещения комплексов базы и иметь профиль, безопасный с точки зрения подлета и посадки лунных транспортных кораблей. Этим требованиям отвечают расположенные в приэкваториальной зоне видимой стороны Луны морские районы, и, в частности, западная область Океана Бурь, где предполагаются большие запасы лунной породы ильменита, наиболее богатой кислородом. Размещение базы на видимой стороне Луны дает возможность постоянной прямой радио- и оптической связи с Землей. Приэкваториальная зона позволяет обеспечить транспортные операции между лунной базой и окололунной орбитальной станцией с возможностью стартов на каждом витке орбитальной станции вокруг Луны и с минимальными топливно-энергетическими затратами.
Типовой лунный рельеф в морском районе (Район кратера Гримальди в Океане Бурь) Как известно, среди различных элементов лунного рельефа доминирующее значение имеют кратеры. Другие элементы, такие как камни и склоны, существенны лишь при рассмотрении рельефа на площадках с линейным размером до сотни метров, и поэтому для выбора места комплексных структур лунной базы, располагаемых друг от друга на расстоянии порядка пяти километров, не имеют значения. В качестве типовой формы кратеров приняты чашеобразные, форма которых аппроксимируется сферическим сегментом. Таких кратеров на Луне около 95% от общего числа. Это дает практически достоверную возможность выбора кратеров с требуемыми размерами и взаимным расположением в случае размещения в них структурных комплексов производственной лунной базы. Очевидно, что это представление накладывает также свой отпечаток на разработку транспортных налунных средств, обеспечивающих перевозки между структурными комплексами базы, и дает аргументы в пользу применения эстакадной или канатной дорог. Помимо кратеров в числе элементов лунного рельефа, представляющих интерес при выборе места для размещения базы, следует отметить естественные полости в виде "лавовых трубок". Это высохшие каналы подповерхностных лавовых рек. Протяженность этих трубок измеряется от десятков до сотен метров, а толщина покрывающего слоя составляет предположительно более 10 м. Следовательно, внутренние пространства этих лавовых трубок представляют собой среду, которая естественным образом защищена от опасностей проникающей радиации и метеоритных ударов. Более того, внутри трубок преобладает постоянная, относительно благоприятная, температура -20°С. Все это представляет собой чрезвычайно предпочтительные окружающие условия для жизнедеятельности человека, а также для осуществления промышленных операций. Значительные функциональные, технические и экономические выгоды могли бы быть получены при сооружении лунных баз внутри лавовых трубок. К сожалению отождествление лавовых трубок сегодня возможно лишь с помощью идентификации косвенных признаков, например, по наличию обрушенного верхнего покрытия, и имеет высокую степень неопределенности. К тому же, размещение комплексов базы требует конкретного знания геометрии объемов лавовых трубок и прочностного состояния покрывающего слоя, что возможно лишь при обследовании конкретной лавовой трубки.