___lin___ (___lin___) wrote,
___lin___
___lin___

Categories:

Пилотируемые лунные программы



Статья основана на докладе, прочитанном на ХL Академических чтениях по космонавтике, посвященных памяти академика С.П.Королева и других выдающихся отечественных ученых - пионеров освоения космического пространства (Королевские чтения - 2016).
Презентацию я уже выкладывал (вариант в ppt), теперь поделюсь текстом.

Сегодня вновь проснулся интерес к Луне, но почему это произошло? Конечно, интерес к естественному спутнику Земли у людей был всегда, однако после первых исследований с помощью зондов, после первых экспедиций выяснилось - того, что ожидали найти фантасты и мечтатели, на Луне нет. Никаких россыпей драгоценных камней, никаких селенитов. Стало казаться, что это неинтересный и совершенно ненужный человечеству мир. Однако в конце XX - начале XXI века новые исследования с помощью АМС показали, что, как ни странно, в этом вроде бы мертвом мире есть вода.


Карта распределения водорода в районе Южного полюса Луны




Проект космического комплекса для туристического облета Луны

В России практически одновременно с объявлением Constellation в США, тоже вспомнили о дальних миссиях. В то время активно развивалась программа «Клипер» - сначала аппарат с несущим корпусом, затем у него появились крылья. Возникли также идеи использования существующей техники (КК «Союз», РН «Союз» и «Протон», разгонного блока Д) для осуществления лунной экспедиции. Схема получалась громоздкой, с огромным количеством пусков (около десяти). Ясно, что с помощью существующих ракет среднего и тяжелого класса невозможно скомпоновать лунную экспедицию без стыковок. Тем не менее, работы велись, и даже появились предварительные проработки российского лунного посадочного модуля.

Пожалуй, наиболее реальной в те времена была идея отправить космических туристов в облет вокруг Луны. Два пуска с использованием ракет-носителей «Союз» и «Протон», выведение на орбиту доработанного лунного корабля «Союз» и разгонного блока Д, стыковка, разгон с помощью блока Д и облет Луны. Схема с точки зрения баллистики и масс вполне завязывалась. Одна из проблем - надежность. Соответственно, перед полетом туриста потребовались бы беспилотные пуски, что сразу сильно увеличивало цену билета.

Тогда же впервые в России серьезно заговорили о добыче гелия-3 на Луне. Это была очень популярная тема в СМИ. Однако после смены руководителя РКК «Энергия» о лунных планах забыли.


Проектируемая китайский орбитальная станция «Тяньгун-3»

Часто можно услышать мнение, что китайские космонавты вот-вот высадятся на Луне. Однако есть официальные планы Китая по развитию космонавтики, и в них до середины 20-х годов - строительство многомодульной станции (повторение советского «Мира»). На 2016 год запланирован запуск примерной копии «Салюта-6»/«Салюта-7» - станции с двумя стыковочными узлами и возможностью приема грузовых кораблей. В 2018 году должен состояться запуск базового блока многомодульной станции, китайского «Мира».

До 2022 года китайские специалисты будут постепенно собирать станцию на орбите, и крайне маловероятно, что после завершения строительства они немедленно займутся пилотируемой лунной программой. Логично предположить, что эксплуатация станции продлится минимум пять лет. Таким образом, если Китай и займется «пилотируемой Луной», то в конце 20-х годов - ближе к 30-м. Т.е. не сейчас.

Тем не менее, успехи Китая в изучении Луны значительны - следует отметить, например, «Чанъэ-3» - китайский луноход. Китай - третья страна мира, которая осуществила мягкую посадку на Луну после СССР и США. Официально миссия «Чанъэ-5Т1» - отработка капсулы для возврата лунного грунта, однако капсула напоминает уменьшенную копию спускаемого аппарата пилотируемого корабля «Шэньчжоу». Фактически китайские специалисты отработали управляемое возвращение со второй космической скоростью капсулы космического корабля!

Еще один интересный факт - китайский наземный комплекс отработки замкнутых систем жизнеобеспечения, на котором удалось достичь 98% замыкания по массе, называется «Лунный дворец». Что указывает на направленность на Луну.

Планы Китая по межпланетным станциям весьма амбициозны и, пожалуй, даже амбициознее американских. Например, «Чанъэ-5» - доставка лунного грунта уже в 2017 году. Причем схема доставки отличается от советской, где был прямой перелет. «Чанъэ-5» будет использовать стыковку на орбите Луны («Аполлоновская схема»), что позволит доставить больше грунта. Вероятно, будет предпринята попытка доставки грунта из полярных областей, интересных в плане наличия водяного льда. «Чанъэ-4» (2018 год) - первая в мире посадка на обратную сторону Луны, причем сразу луноход. Раз в год по лунной миссии, причем сложнейшей - потрясающие темпы! Чтобы держать связь с луноходом, китайские ученые планируют разместить ретранслятор в точке Лагранжа за Луной. Сложная миссия, но, судя по предыдущим успехам, вероятность того, что она будет осуществлена, высокая.


Взлет с Луны с грунтом станции «Чанъэ-5»

Примерный список китайских планов по межпланетным автоматическим станциям:
- учет астероидов, сближающихся с Землей, встреча с одним из них и посадка - 2017 год;
- спутник Марса и посадочный аппарат с марсоходом - 2018 год;
- космическая обсерватория для наблюдения Солнца - 2018 год;
- спутник Венеры - 2021 год;
- радионаблюдения Солнца с полярной орбиты - 2024 год;
- доставка грунта с Цереры - 2024 год;
- спутник Юпитера и изучение Европы - 2025 год;
- панорамное наблюдение солнечных бурь - 2027 год;
- доставка грунта с Марса - 2028 год.

Уже сейчас сроки этих миссий пересматриваются. Несомненно, значительная их часть будет перенесена на более поздний срок, однако даже с учетом этого - перечень весьма впечатляющий!

Что касается пилотируемых лунных планов Китая, в Интернете появляются различные фотографии и картинки, но это скорее музейные экспонаты для пропаганды среди молодежи китайских успехов. Реально в распоряжении Поднебесной есть тяжелая ракета «Великий поход 5» (первый полет должен состояться в 2016 году), которая будет выводить 23 тонны на орбиту, являясь аналогом нашего «Протона» или «Ангары А5». С помощью такой ракеты теоретически Китай мог бы осуществить облетную лунную миссию параллельно с работой на орбитальной станции. Но подобная миссия нигде официально не анонсировалась, поэтому это не более чем догадки.

Один из возможных вариантов китайской лунной базы

Что касается сверхтяжелой ракеты, Китай никаких ее изображений пока не показывал. В Интернете можно увидеть лишь фантазии западных аналитиков на тему китайской сверхтяжелой ракеты. Судя по официальным планам, вряд ли Китай займется пилотируемой лунной программой раньше 2030 года.

Что сейчас в планах у Соединенных Штатов Америки? Барак Обама объявил «Гибкий путь» (Flexible Path). Куда этот «Гибкий путь» должен завести - понятно. Объявленная цель - планета Марс. Но с промежуточными шагами пока ясности нет. Что точно определено на сегодняшний день? Что Америка будет строить сверхтяжелую ракету SLS (Space Launch System), которая активно создается на основе технологий шаттла. В 2018 году планируется ее первый пуск. Дальше планируется ее постепенная модернизация с 70 т полезной нагрузки до 100 т, а потом с заменой твердотопливных ускорителей на жидкостные - до 140 т. Такая ракета позволит Америке решать в космосе очень амбициозные задачи. Также в планах остался государственный космический корабль Orion.

Согласно опубликованному NASA плану «Гибкого пути», первым его этапом будет работа в окрестностях нашей планеты на основе технологий, которые уже используются на МКС. В дальнейшем - Луна, но без высадки и интереса непосредственно к Луне, разве что как к полигону для отработки технологий. И цель всей программы - Марс.


NASA планирует несколько интересных, но спорных миссий. Нужность их для полета на Марс, мягко говоря, не очевидна. Американцы собираются с помощью межпланетного аппарата доставить большой булыжник с астероида на окололунную орбиту. В первоначальных планах была буксировка целого астероида, но от этой идеи отказались. К доставленному образцу на орбиту вокруг Луны будет отправлен пилотируемый корабль. Астронавты выйдут на поверхность, отколют кусочки от булыжника. Для чего это делать и как это поможет оказаться на Марсе? Подобные вопросы часто задают эксперты - и в NASA размышляют о полном пересмотре программы.

Тем не менее, из экономических соображений запланированы запуски по одной сверхтяжелой ракете в год. По расчетам, при снижении темпов пусков, цена поддержания инфраструктуры делает стоимость эксплуатации системы чрезмерно высокой. Сейчас идет поиск полезных нагрузок, планируются миссии. Программа активно пересматривается, оправдывая свое название «Гибкий путь».

Как в NASA видят экспедицию на Марс сегодня? Опубликованный в декабре 2015 года план вызвал шквал критики. Глава Марсианского общества Роберт Зубрин (Robert Zubrin) назвал его планом, «как не полететь на Марс». Страшно переусложненная схема, которая включает в себя буксиры и на химическом топливе, и на электроракетных двигателях, сборку на орбите Луны или даже в точке Лагранжа, полете туда космонавтов-сборщиков, потом основного экипажа. Получается, что высадка на Фобос потребует 8 пусков сверхтяжелой ракеты, первая посадка на Марс - 14, вторая - 10. Выходит, потребуется 32 пуска сверхтяжелой ракеты, чтобы приступить к регулярным полетам на Марс. Совершенное безумие и по деньгам, и по сложности. Почему предлагается именно такая схема, понять трудно. Вероятно, планируется планомерное освоение и задача - получить инфраструктуру для дальнейшего продвижения в космос. Но сейчас эта схема выглядит так, будто придумана, чтобы затянуть полет на Марс и никогда не осуществлять его.

В «Гибком пути» Луны как таковой нет. Луна там не прописана как цель (даже промежуточная), хотя упоминается, как полигон. Можно было бы сказать, что американцы не собираются на Луну, если бы не один момент. Автору посчастливилось весной 2015 года присутствовать на Байконуре на запуске «Союза ТМА-16М». После старта состоялась пресс-конференция, на которой я задал вопрос руководителю NASA Чарльзу Болдену (Charles Bolden): «Какие у вас планы относительно Луны?» Он ответил: «Американцы никогда не отказывались от идеи возвращения на Луну». Далее Болден рассказал о планах активного привлечения частных компаний. И его слова не расходятся с делами - в первом полете первом полете SLS к Луне полетят микроспутники, в том числе созданные частными компаниями.

Необходимо сделать небольшое отступление, чтобы рассказать, что такое частная космонавтика в США. Все знают Илона Маска (Elon Musk), обсуждают его успехи. Тем не менее на создание частного корабля и ракеты он потратил около $1 млрд, из них своих средств по разным данным - $100–200 млн. Все остальное - это вложения NASA. Не все суммы на сегодняшний день перечислены, но около $2 млрд он получил, т.е. в 10–20 раз больше, чем вложил сам. Можно ли его считать чистым частником или он работает на госденьги, это вопрос.


Ежегодные траты NASA на поддержку всех частных фирм (не только SpaceX Илона Маска) от $400 млн до $900 млн. Вторая сумма - это всего лишь примерно в 2–2,5 раза меньше нового российского космического бюджета на год (в период написания статьи в начале 2016 года при курсе 65–70 рублей за доллар). Есть фирма Orbital ATK, которая создала и собственный грузовой корабль, и собственную ракету, пусть и на российских двигателях НК-33 (этот двигатель разработан на базе НК-15, устанавливавшегося на первой ступени ракеты-носителя Н-1). Существует масса других компаний, которые не на слуху, не в СМИ, но эти десятки компаний так или иначе участвуют в космической деятельности США. Причем не создавая, условно говоря, «заклепки» для государственных космических аппаратов, а предоставляя полноценные услуги по дистанционному зондированию Земли, доставке грузов на орбиту. Рынок частных космических компаний в США вполне сформировался.

Что вызвало столь бурное развитие? Например, фирма SpaceX получила на разработку частного космического корабля больше $2 млрд по конкурсу Commercial Crew Program. На этот же конкурс по пилотируемому кораблю был представлен крылатый корабль Dream Chaser, разработчики которого не скрывают, что его аэродинамика была скопирована с советского аппарата БОР-4. Dream Chaser проиграл, но буквально через год NASA поддержало этот проект на другом конкурсе по доставке грузов на МКС. Sierra Nevada, фирма-разработчик аппарата, в итоге получила финансирование.

Еще один пример - фирма Bigelow Aerospace, которая запланировала создание надувного космического отеля. Задача весьма странная и амбициозная. Тем не менее, ими уже испытано несколько надувных модулей, а NASA заключило с ними контракт, вложило деньги и вот уже в марте 2016 года к МКС летит модуль Bigelow Aerospace.

Представители США нигде открыто не декларируют, но есть такой вектор - отдать Луну частникам (с огромным вливанием в них денег со стороны NASA). Переложить на NASA цели фронтира, передовых достижений, а на частников - освоение того, что уже было изучено. Вполне американский подход - пионеры идут к новым горизонтам, а дельцы осваивают ту территорию, где уже прошли пионеры.

Луна больше не воспринимается ни чиновниками, ни американским обществом как Эверест, куда нужно подняться впервые в истории. Как Эверест сегодня воспринимается Марс.

Частные компании в Америке поддерживаются от начального этапа до конечного. Маленькие компании поддерживаются небольшими грантами. Второй способ - конкурсы. Например, конкурс лунных (следует обратить на это внимание - именно лунных!) посадочных аппаратов Lunar Lander Challenge. Первый приз - $1 млн, а второй - $500 тыс. Очень много команд выставляли на него свои аппараты, но буквально две команды справились с конкурсом и получили вознаграждение.


Посадочный модуль на конкурсе Lunar Lander Challenge

Тот же Bigelow Aerospace, которые делает надувные модули, создал свой проект надувной лунной базы. Да, это пока фантазии. Да, фирма пока не получает под них финансирование. Но, тем не менее, такое предложение есть.

Недавно был опубликован план частной фирмы Golden Spike. Четыре пуска тяжелых ракет и лунная экспедиция. Причем в качестве корабля там был весьма явно изображен пилотируемый Dragon V2 Илона Маска. Самое удивительное, что эту экспедицию можно вписать всего в две ракеты Falcon Heavy, которая уже в 2016 году должна выйти на испытания. Полезная нагрузка у нее предполагается до 53 т - в 2 раза больше, чем у отечественного «Протона».


Аппараты проекта Golden Spike

13 июля 2015 года был представлен доклад, подготовленный при участии NASA - Economic Assessment and Systems Analysis of an Evolvable Lunar Architecture that Leverages Commercial Space Capabilities and Public-Private-Partnerships. В нем показано, что при начальном финансировании в $10 млрд две конкурирующие частные фирмы смогут доставить человека на Луну в течение 5–7 лет. Конечно, это не те частники, которые строят небольшие ракеты в гараже, это гигантские фирмы. Например, в компании SpaceX Илона Маска работает около 10 тыс человек.

Что касается российских планов, долгое время у нас шла дискуссия «Луна или Марс», однако с целью определиться не удавалось. И вот в 2014 году, когда стали обсуждать новую Федеральную космическую программу 2016-2025 гг., с подачи Института космических исследований РАН окончательно утвердили в качестве цели Луну. Был предложен странный план: долгий период разработки инфраструктуры и ближе к концу 20-х годов первый полет на окололунную орбиту, и только в 30-х первая высадка. Через 60 лет после высадки американских астронавтов. Зачем? Для полетов к Луне переориентировали еще не созданный новый российский корабль ПТК НП, сейчас названный «Федерацией». В основу лунной пилотируемой инфраструктуры была положена сверхтяжелая ракета.

Однако экономическая ситуация в стране привела к стремительному сокращению предполагаемого финансирования еще не принятой Федеральной космической программы. Первоначально предполагалось выделить 3 трлн рублей на 10 лет (~$83 млрд или почти $8 млрд в год по курсу на момент рассмотрения). Это очень хорошее финансирование - всего лишь в 2–2,5 раза меньше, чем у NASA. В апреле 2015 года новый руководитель Роскосмоса Игорь Комаров докладывал уже о 2 трлн руб. (или $40 млрд по новому курсу). Итоговый бюджет, принятый в апреле 2016 года, составил приблизительно 1,6 трлн руб. ($23 млрд, т.е. $2,3 млрд/год). Вероятно, программу ожидают сокращения уже непосредственно во время исполнения.

Первой жертвой сокращения финансирования стала сверхтяжелая ракета. И что сейчас предлагается в России по перспективным носителям? 23 декабря 2014 года испытана новая модульная ракета «Ангара». Следующий пуск ее запланирован на 2016 год. Но «Ангара» это фактически копия «Протона» на новом техническом уровне и с экологически чистыми компонентами. 24 тонны на орбите - это, конечно, не лунный носитель. Предлагается ее форсировать - заменить ее третью ступень (УРМ II) большим кислородно-водородным блоком. Этот проект получил название «Ангара-А5В» и его реализация прописана в Федеральной космической программе. Планируется, что эта ракета сможет доставить на низкую околоземную орбиту 37 т. Однако предварительные расчеты показывают, что рассчитывать можно в лучшем случае на 35 т или даже меньше. Конечно, это тоже не совсем лунный носитель, что уже что-то более интересное, чем обычная «Ангара-А5». Однако в последнем варианте Федеральной космической программы летные испытания «Ангары-А5В» планируются только после 2025 года. К 2025 году по плану - завершение наземной экспериментальной отработки.



«Ангара-А5В»

Кроме ракеты «Ангара» также запланированы перспективные работы по теме «Феникс». Видимо, в названии намек на возрождение сверхтяжелой ракеты. В чем заключается идея? Создание отечественной копии российско-украинской ракеты «Зенит». Из-за проблем на Украине, эти ракеты больше поставляться не будут, нужна их полностью российская замена. Что же дальше? Сначала создается один модуль с полезной нагрузкой 17 тонн, и на его основе можно набирать три модуля (примерно 40 тонн на низкой околоземной орбите), пять модулей (75 тонн или тот самый лунный носитель). Но опять же - в 2025 году только завершение экспериментальной отработки, причем одномодульного варианта. Такими темпами ракету на 75 тонн можно ожидать только к 2030 году.



Различные модификации «Феникса»

Российская лунная экспедиция, представленная на МАКС-2015 на стенде РКК «Энергия»? представляет собой довольно сложную концепцию. Используется целых четыре ракеты «Ангара-А5В». Выводится разгонный блок, выводится лунный посадочный модуль, они стыкуются на околоземной орбите, уходят к Луне и ждут на окололунной орбите. Затем на орбиту Земли выходят еще один разгонный блок и пилотируемый корабль, они стыкуются и стартуют к Луне. Рядом с Луной стыкуются уже пилотируемый корабль и посадочный модуль – космонавты переходят в него, садятся на поверхность, взлетают, возвращаются на корабль и улетают домой. Огромное количество стыковок, криогенных разгонных блоков, необходимость «стрелять с двух рук» - пускать ракеты с двух космодромов достаточно часто, чтобы водород не успел выкипеть в разгонном блоке, ожидающем на орбите. Понятно, что программа создана на основании существующих планов и разработок, но даже в момент своего создания она не выглядит реализуемой, к сожалению.



План лунной экспедиции РКК «Энергия»

Другие российские планы. Три лунных зонда - пробный посадочный «Луна-25», орбитальный «Луна-26» и тяжелый посадочный «Луна-27». Робкая попытка повторить в 2019 году то, что Советский Союз делал в шестидесятые. Правда, на этот раз собираются посадить зонды в полярной области Луны. При наличии дополнительно финансирования возможна реализация в 2024 году проекта «Луна-Грунт». Т.е. если вдруг появится дополнительное финансирование, то Россия в 2024 году попробует сделать то же, что Китай в 2017 году - вернуть грунт с Луны.



В прессе часто появляется информации о транспортном ядерном модуле. При этом журналисты обычно путают ядерный ракетный двигатель (ЯРД), в котором рабочее тело (водород) разогревается в реакторе и выбрасывается через сопло, с транспортно-энергетическим модулем - фактически космической АЭС, где реактор используется для получения электричества, питающего батарею электроракетных двигателей малой тяги. Вопрос эффективности такого модуля в системе Земля-Луна весьма дискуссионный (слишком велики гравитационные потери при полетах с малой тягой у Земли), тем не менее, финансирование разработки модуля шло, и Дмитрий Медведев лично курировал этот вопрос. На сегодня создан реактор для этого модуля. К сожалению, финансирование разработки именно ядерного буксира прекращается в 2018 году. Отказались от создания ядерного буксира, но не отказались от создания реактора. Вероятно, это будет создан реактор на какой-то военный космический аппарат, но это не будет буксир, который может доставлять грузы к Луне.

Существуют перспективные проработки от РКК «Энергия» - их видение лунной базы и инфраструктуры. На бумаге все красиво - и лунная орбитальная станция, и межорбитальные буксиры, и относительно большая база на поверхности. Однако сроки реализации великолепных планов вызывают тоску и уныние: пилотируемые полеты к Луне (т.е. облеты) - после 2025 года, высадка - после 2030 года; лунная база - после 2040 года, а потом, может быть, Марс с использование лунных ресурсов - после 2050 года. С таким же успехом можно написать в качестве срока реализации 3050 год - принципиально ничего не изменится.

Возможен ли какой-то иной путь? Небольшая группа энтузиастов рассмотрела вопрос, можно ли создать базу на луне быстрее и дешевле, чем в официальных планах. Предложение получило имя «Луна семь» (седьмая высадка людей на Луну).



В чем основная идея? Использовать то, что есть, с минимальной модернизацией. Конечно, когда изучаешь этот вопрос более глубоко, оказывается, что часто минимальная модернизация - это полная переделка, потому что космические аппараты - это не кубики детского конструктора, которые можно переставлять как угодно по собственному желанию. Тем не менее, декларировалось максимальное использование того, что есть уже сейчас, и отказ от вещей, которые потребуют долгой отработки или создания (ядерный буксир, сверхтяжелая ракета и т.д.) Т.е. только существующие или «плюс 5 лет» технологии.

Единственный возможный вариант основы транспортной системы - ракета «Ангара». Было рассмотрено несколько вариантов ее модернизации, в том числе предельный - замена третьей ступени кислородно-водородным блоком. Впоследствии было очень интересно наблюдать, как в Федеральной космической программе также появилась модернизированная «Ангара».

Предварительные прикидки показывают, что с помощью ракеты «Ангара» с кислородно-водородным разгонным блоком и посадочным модулем на основе «Фрегата», можно доставить на лунную поверхность массу от 3 т до 4 т. 4 т - это, конечно, очень мало. Вписать в 4 т корабль, который доставит экипаж на Луну, вписать в 4 т модули лунной базы - задачи нетривиальная. Тем не менее для России на ближайшие 10 лет это единственный вариант по забрасываемой массе, если не рассматривать варианты со стыковками.

Был также изучен вариант лунного пилотируемого корабля на основе отсеков «Союза». Следует сразу предостеречь от одной ошибки. Многие, изучая иллюстрации предложения «Луна семь», думают так - они поставили «Союз» на «Фрегат» и отправили на Луну. Нет, это не «Союз», это принципиально новый корабль, конечно. Основной минус предложения - потребуется создание этого корабля, причем корабля очень легкого (4 т без двигательного отсека на основе «Фрегата») и современного.

Рассмотрены два варианта - корабль на основе «Союза» и на основе возвращаемого аппарата ТКС. Корабль на основе ВА ТКС компонуется значительно лучше, потому что у него есть люк в днище и можно разместить шлюзовую камеру под возвращаемым аппаратом.

Дело в том, что в предложении «Луна семь» предлагается использовать прямую схему перелета на поверхность Луны. Несомненно, прямая схема проигрывает по энергетическим характеристика схеме Apollo со стыковкой. Тем не менее есть определенные плюсы - не нужны стыковки, не нужно держать долго корабль на орбите Луны. Корабль находится около места высадки, можно в любой момент стартовать на нем к Земле. Есть определенные удобства и определенные потери по массе, но потери эти несколько сглаживаются за счет заправки на поверхности Луны. На Луну сначала отправляются два танкера, а потом рядом с ними садится пилотируемый корабль и заправляется от них топливом на обратный путь. Т.е. топливо на обратный путь не нужно сажать на поверхность на этом же корабле.

Интересно, что недавно на сайте РКК «Энергия» были опубликованы документы 1960-х годов о вариантах лунных миссий на ракете Н-1. Оказывается, тогда был рассмотрен и вариант с прямым перелетом. Он так и называется: «Схема лунной экспедиции с заправкой на поверхности Луны». Схемы, нарисованные в рамках проработки «Луны семь», оказались очень похожи на то, что предлагалось в ОКБ-1 в далекие 60-е. Даже количество кораблей-танкеров совпадает. Еще одно доказательство того, что схема имеет право на жизнь при определенных начальных условиях.

Почему в «Луне семь» предлагается именно лунная база, а не лунная орбитальная станция? Один из основных плюсов базы на поверхности - гравитация! Система жизнеобеспечения становится проще хотя бы за счет того, что присутствует перемешивание газов в гравитационном поле. Жизнь становится значительно проще - обычный прием пищи, туалет, душ. Организация всего этого на околоземной или окололунной орбитальной станции потребует дополнительных усилий.

Плюс номер два - лунным грунтом (реголитом) можно защитить базу от радиации. Лунную орбитальную станцию придется защищать чем-то, привезенным или с Земли или с Луны. Это сложно. Лунную базу можно засыпать реголитом, который находится буквально под ногами. В «Луне семь» предложен вариант с засыпкой крыши над базой, потому что если засыпать сами модули, то возникают различные проблемы - доступа к модулям, расширения базы. Вантово-стержневую конструкцию крыши можно доставить в сложенном виде и разложить уже на поверхности Луны.



Какие минусы есть у предельно простой лунной базы - «первой палатки»? Для того чтобы минимизировать количество пусков ракет-носителей, предполагается что экипаж базы составит всего 2 человека, а смены будут очень длительными - до года. Возможно ли такое? Это многими ставится под сомнение.

Пропагандистский эффект. Многие говорят, что у Марса он больше. Но это тоже вопрос спорный - смотря как подать информацию.

Для развертывания базы выбран так называемый «пик вечного света» - гора Малаперт, место, где почти никогда не заходит Солнце и солнечные батареи можно использовать круглый год. Конечно, есть периоды, когда Солнце прячется за окрестными вершинами, но это трое суток (максимум неделя), а 89% времени там день. Соответственно, можно обойтись сравнительно небольшим запасом аккумуляторных батарей. И главное - не нужен атомный реактор!

Лев Зеленый, директор Института Космических Исследований РАН, сделал следующий прогноз: «К середине XXI века разгорится конкурентная борьба за овладение районами вблизи лунных полюсов и за возможность создания лунной базы, что будет напоминать борьбу за арктический шельф, который сейчас стал зоной экономических интересов многих стран». Дело в том, что удобным районов у лунных полюсов не там много, вероятно, это случится не так быстро и борьбы как таковой не будет, но все-таки удобных мест для строительства лунной базы действительно мало. Площадок не больше нескольких десятков.

В ходе работ над предложением «Луна семь» была рассмотрены схема постройки базы, система жизнеобеспечения (проведена оценка необходимых запасов), схема доставки грузов. Все было посчитано, пусть и в первом приближении. Конечно, уровень проработки не такой, что прямо сейчас в чертежи и в цех, но тем не менее какие-то цифры получены.

Хотелось бы отметить фирму АСКОН, которая представила энтузиастам САПР для разработки - программу КОМПАС-3D.



Была также проведена оценка количества ракет, необходимых для развертывания и поддержания лунной базы. По тем заявлениям, которые делал Центр Хруничева раньше, все согласуется очень хорошо. Сейчас у них планы скромнее - здесь уже могут быть вопросы. Сколько требуется носителей? Для развертывания базы - 34 пуска форсированной «Ангары-А5» за 4 года. Довольно много. Тем не менее, это не сверхтяжелые ракеты!

Стоимость - на пять лет потребуется $12 млрд. Это примерно в 2 раза больше, чем затраты на МКС за такой же срок. Лунная база даже в таком урезанном виде стоит в 2 раза дороже, чем российский сегмент околоземной станции. Напомню, оценка американских специалистов - $10 млрд для достижения Луны частными фирмами.

Были проведены совместные работы с лабораторией мехмата МГУ - моделирование поверхности, лунной базы и лунохода. Дело в том, что специалисты из этой лаборатории обращались в Роскосмос с просьбой выдать модели кораблей и лунной инфраструктуры, но в Роскосмосе им ответили: «Приходите через 20 лет». Однако тут на помощь пришла «Луна семь»!

Один из основных аргументов критиков «Луны семь» - у вас большая сложная программа на основе новой техники, но кто и на какие средства будет все это создавать? Поэтому был предложен урезанный вариант программы «Луна семь V2.0» - полностью на существующей сегодня (!) технике, не требующий ни новой ракеты, ни нового корабля.

Уже сейчас можно осуществить пилотируемый облет Луны! Существующий, немного модернизированный «Союз» стыкуется с разгонным блоком Д, запущенным «Протоном-М» или «Ангарой-А5» и уходит в облет Луны. Что можно сделать во время облета? Во-первых, можно управлять луноходами без задержки сигнала. Во-вторых, престиж - побить рекорд высоты полета человека, поставленный экипажем Apollo 13; первая женщина у Луны.

Далее. Полет с выходом на орбиту вокруг Луны даже не требует создания водородной инфраструктуры. Две ракеты «Ангара-А5», разгонный блок ДМ-3 и «Фрегат-СБ». Можно двумя пусками ракеты «Ангара-А5» осуществить экспедицию на корабле «Союз» на орбиту вокруг Луны. С полярной орбиты Луны наблюдать поверхность, управлять луноходами. Вся техника для такого полета у России есть уже сегодня, требуется лишь адаптация и доработка наземной инфраструктуры (переоборудование старта «Ангары» под пилотируемые полеты или строительство старта на космодроме Восточный с учетом пилотируемых пусков).

Подобную программу реально осуществить до 2020 года, что позволило бы получить приоритеты - первую в мире работу на полярной орбите вокруг Луны, первый забор грунта с управлением с пилотируемого корабля и т.д.

И третий этап «Луна семь V2.0» - высадка на Луну. Он потребует четыре пуска «Ангары-А5». Существующая официальная программа тоже требует 4 пусков, но несуществующей ракеты «Ангары-А5В», которую только еще предстоит создать. «Луна семь V2.0» может быть реализована параллельно эксплуатации РС МКС, так как не потребует непомерных затрат.

Нужна ли нам Луна в принципе? Сначала надо ответить на вопрос: пойдут ли люди дальше в космос? Если люди отказываются от космической экспансии, то в принципе все задачи в космосе можно решать автоматами. Дистанционное зондирование Земли, научные миссии - с этим прекрасно справляются автоматы. Но в случае отказа от экспансии человечество заперто на Земле и, соответственно, рано или поздно обречено на вымирание.

Если же ответ «да» и люди идут дальше в космос, то Луна выглядит естественной целью не для терраформирования, не для превращения ее в копию Земли, а как ресурсная база - солнечная энергия, не ослабленная атмосферой; лед; различные составляющие реголита (кремний для солнечных батарей, титан для конструкций); опытный полигон для отработки созданных на Земле космических технологий. Кристофер Маккей (Christopher McKay), старший научный сотрудник из научно-исследовательского центра Эймса NASA как-то сказал: «Если вы можете разбить палатку на своем заднем дворе, готовясь к палаточной жизни в Сахаре, это вовсе не значит, что вы справитесь в Сахаре. Однако если вы не можете разбить палатку и на заднем дворе, то вам, конечно, нечего делать в пустыне... Если мы не справимся на Луне, нет ни одного шанса, что у нас получится на Марсе». Кроме того, Луна может стать прекрасной научной площадкой - инфракрасные телескопы и криолаборатории в затененных кратерах, радиотелескопы на обратной стороне (защищенные Луной от радиопомех Земли). И это уже не фантастика - на китайском посадочном модуле «Чанъэ-3» был установлен небольшой телескоп, и он прямо с Луны проводил наблюдения. В отличие от Марса, который находится далеко, Луна может быть включена в земную техносферу достаточно быстро.

Каким образом? Энергию, полученную солнечными батареями, расположенными на Луне, можно передавать лучом на антенны буксиров в околоземном космическом пространстве, а затем и на Землю.

Следующий шаг — непосредственное использование лунного вещества. Передача его на заправочные станции. Удивительно, но для доставки вещества с Луны на низкую околоземную орбиту (с использование торможения в атмосфере Земли) требуются затраты характеристической скорости намного ниже, чем для доставки с Земли на орбиту. С Луны доставлять выгоднее! Конечно, когда там будет хотя бы минимальная инфраструктура для подготовки и отправки данного вещества.

Есть проект Boeing — заправочная станция на низкой околоземной орбите. Эта станции может снабжаться в том числе и лунными ресурсами. Заправка марсианского межпланетного комплекса лунными ресурсами позволит значительно снизить стоимость доставки грузов на Марс и наладить нормальный грузопоток. Если мы хотим летать на Марс регулярно, создать там научные станции, то без лунных ресурсов не обойтись.

Можно представить станцию-верфь, которая находится возле Луны и питается лунными ресурсами. Она будет использоваться как сборочный комплекс для тяжелых межпланетных кораблей.

Электромагнитная или даже механическая катапульта позволит выстреливать с поверхности Луны грузы или в точку Лагранжа или даже на околоземную орбиту.

И, конечно, развитие лунных баз приведет в итоге к строительству полноценного лунного города. Да, существует множество проблем. Смогут ли люди долго жить в условиях пониженной гравитации или потребуется строить специальные вращающиеся кольцевые помещения? Как будет воздействовать на людей и технику лунная пыль при длительной работе на естественном спутнике Земли? Однако несмотря на все возможные проблемы, Луна выглядит логичной целью, чтобы на ней закрепиться и идти на основе лунных ресурсов дальше в космос.

P.S. Часть текста пришлось превратить в картинку - ЖЖ ругался на слишком большой пост. Всё в виде текста у нас на сайте.

Tags: Луна семь, космос
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 62 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →