А знаете ли вы, что нашей планете Луна не полагается «по штату»? У Венеры вообще нет спутника (хотя есть предположения, что им когда-то был Меркурий), а два сателлита Марса больше похожи на астероиды, захваченные красной планетой в ходе космических разборок…
Мы живем в уникальной системе «Земля-Луна», обращающейся вокруг общего центра масс и взаимно тормозящей вращение друг друга. Через миллионы лет, если наши потомки не разберут Селену на запчасти, приливное трение заставит Землю смотреть на соседку только одним полушарием. И может случиться, что обитатели несчастливой половины планеты будут специально ездить в туры созерцания Луны, чтобы насладиться зрелищем, вдохновившим не одну тысячу поэтов.
У ФАНТАСТОВ ДАВНО ОБЖИТАЯ ЛУНА – своеобразный «предбанник» на пути в дальний космос. А что может быть интересного в прихожей, кроме ожиданий большого путешествия или, наоборот, радости возвращения? Но все это в умах профессиональных прожектеров, а в действительности наш естественный спутник – еще не покоренный рубеж, который только предстоит преодолеть, приложив немалые усилия.
ЕСЛИ ВЫ НЕ СОТРУДНИК «РОСКОСМОСА», Европейского космического агентства или, не к ночи будет помянуто, NASA, вы вправе терзаться вопросом: а зачем? Прежде всего, Луна – действительно удобная база для полетов в дальний космос. До тех пор, пока не освоены телепортаторы и всякие «схлопыватели» гиперпространства, к Марсу и Титану придется двигаться на старой доброй реактивной тяге, основанной на принципе «все свое ношу с собой».
Львиная доля «своего» – топливо. Полезная нагрузка ракеты составляет жалкие проценты от общей массы. Так, у гагаринских «Востоков» она составляла 1,7 %, у нынешних «Союзов» – 2,3 %. И эти проценты обходятся в огромные деньги! Любопытно оценить прогнозы начала 1970-х гг., сделанные маркетологами NASA при разработке многоразовой транспортной системы Space Shuttle (с реальным КПД всего 1,4 %). В докладе, предоставленном госдепу, первоначальная стоимость выведения на околоземную орбиту килограмма полезного груза оценивалась в $5 тыс., а при достижении порога в 100 полетов в год она должна снизиться до… $100! При желании мистер Бин мог бы превратить свой знаменитый желтый «купер» в искусственный спутник, и обошлось бы ему это совсем недорого.
НО НЕ БЫТЬ НА ОРБИТЕ «БИНМОБИЛЮ»! Минимальные расценки на доставку груза на МКС составляли $15 тыс. Вот и верь после этого «авторитетным» американским экономистам-аналитикам-советникам… В нашем меркантильном настоящем турпоездка на Международную космическую станцию стоит $30 миллионов. Какие уж тут профсоюзные путевки на Луну, о которых мечтал С. П. Королев!? И пока нет никаких объективных причин для снижения буквально заоблачных цен, что бы там ни писали в рекламе частных коммерческих ракет. Хочется вам вывести кирпич на геостационарную орбиту? Пожалуйста, только приготовьте тысячу зеленых бумажек с портретом Бенджамина Франклина. А вот запуск тяжелого пилотируемого межпланетного корабля с полезной нагрузкой в несколько десятков тонн вообще способен ввергнуть целую страну в экономическую депрессию!
Луна дает реальный шанс на осуществление таких проектов. Старт межпланетных пилотируемых кораблей с ее поверхности или окололунной орбиты энергетически намного проще и дешевле. Например, если бы ракета-носитель «Союз» стартовала с Луны, полезная нагрузка могла бы достичь фантастических 200 тонн, повысив эффективность сразу на порядок! Но подобные старты с Луны станут возможны лишь после того, как там появится собственная ракетно-космическая индустрия.
ДРУГОЙ ВОПРОС – а откуда она там возьмется? Вероятнее всего, с лунной базы, в состав которой войдут роботизированные по максимуму сборочные и испытательные цеха. Впрочем, с точки зрения сиюминутной такой форпост землян относится к разряду жизненно необходимых, но чертовски трудноосуществимых проектов вроде термоядерного реактора или универсальной вакцины. А это значит, что к лунной базе мы будем двигаться не как пышущий здоровьем молодец-спринтер, а как мудрый и степенный старичок – мелкими шажками.
ПЕРВЫЙ ИЗ ЭТИХ ШАГОВ – определение места под будущую базу. Очевидно, что она должна находиться на видимой стороне, в пределах прямой видимости с Земли. Кроме того, позиция должна обеспечивать стабильный поток солнечного излучения (пока нет компактных термоядерных реакторов, придется обходиться фотоэлектрическими элементами). И, наконец, рядом должна быть… вода.
Позвольте, какая еще вода? Так в том и дело, что на Луне она есть! По крайней мере, на это указывают результаты спектрографических исследований, проведенных американскими исследовательскими спутниками Lunar Prospector (в рамках широко разрекламированной и ныне похороненной президентом Обамой программы Constellation). Остатки ли это кометных бомбардировок или же лунная вода – результат ударных протонно-кислородных химических реакций, не так важно. Главное – найти места, где ее хватит и на людей, и на машины. И самый перспективный район, в котором выполняются все три условия, – это Южный полюс. И есть основания полагать, что лунная «Антарктида» скоро станет достаточно оживленным регионом.
ПРАКТИЧЕСКИ ВСЕ ВЕДУЩИЕ космические державы заявили о намерениях если не закрепиться, то присмотреться поближе, поучаствовать в исследованиях «темных» пятен (например, так называемых «холодных ловушек»). Это и США, и европейские страны с амбициозной программой Aurora, и азиатские «тигры». Даже наша непутевая бывшая братская «сестра» устами премьер-министра декларировала желание приступить к разработке концепции «жовто-блакитной» лунной станции.
РОССИЙСКАЯ ПРОГРАММА, с одной стороны, может означать исторический реванш за поражение в лунной гонке, а с другой – выполнить роль катализатора для отечественного высокотехнологичного сектора, причем средства больше интеллектуального, нежели просто финансового.
Почему погасло «Созвездие»?
Казалось бы, кому как не США, единственной стране, граждане которой ходили по Луне, не первыми на нее и вернуться? Миссия ничуть не хуже, чем роль всемирного шерифа-держиморды! Однако, как говорится, не так однозначно. Опыт создания фантастически успешных ракет-носителей «Сатурн-5» для программы «Аполлон» (они создавались в сверхавральном режиме и НИ РАЗУ не подвели) полностью утерян, а перекос в сторону программы Space Shuttle поставил крест на разработке тяжелых и сверхтяжелых ракет-носителей следующего поколения. Появилась даже довольно спорная концепция о благотворности частной инициативы в самом широком смысле, вплоть до разработки космических систем (например, проект Falcon Heavy компании SpaceX).
Поэтому разработка тяжелых ракет-носителей для программы Constellation натолкнулась на массу препятствий, главное из которых – запредельная стоимость. Так, каждый пуск тяжелого ракетоносителя «Арес V» с массой выводимого на низкую околоземную орбиту груза в 148 тонн обошелся бы в 2 миллиарда! А с учетом необходимости постройки наземных стартовых сооружений, транспортировки к месту старта отдельных ступеней, сложностей контроля за большими количествами разнородного топлива даже для бюджета США такая нагрузка будет непосильной.
Чтобы не оказаться у разбитого корыта, наработки по носителю «Арес» решено использовать в новой линейке носителей Space Launch System с ориентировочной датой первого испытательного пуска в начале 2018 года. В базовом варианте SLS будет выводить на низкую околоземную орбиту 70 тонн, а в усиленном варианте – 130 тонн. А самое главное – каждый пуск будет обходиться как минимум в три раза дешевле, чем у «Ареса». Так что там предлагает лавочка Маска?
I этап российской лунной программы рассчитан на 10 лет и предусматривает отправку серии автоматических межпланетных станций «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс». Их задача – определение состава и физико-химических свойств приполярного лунного грунта – реголита, в частности, поиск водяных паров и других летучих соединений. Кроме того, станции будут искать наиболее перспективный район для будущего развертывания полигона и лунной базы. Также возможно развертывание автоматической лунной базы (АЛБ). Существенно упростить задачу может возрождение и совершенствование линейки тяжелых и сверхтяжелых носителей «Энергия», способных выводить на околоземную орбиту до 200 тонн полезной нагрузки (новая модульная и экологически чистая «Ангара» даже в модификации А7 рассчитана всего на 50 тонн).
НА II ЭТАПЕ (2028–2030 ГГ.) настанет черед пилотируемых экспедиций, целью которых станет отработка транспортной космической системы (ТКС), проверка космических кораблей и уточнение данных, полученных на I этапе. Высадка космонавтов планируется только на III этапе (2030–2040 гг.), причем часть из них будет иметь квалификацию лунного «бульдозериста»: ведь понадобится разравнивать и расчищать обширные площади, то есть создавать первые элементы инфраструктуры. А полноценная обитаемая база с полным циклом самообеспечения ожидается не ранее 2050 г.
НО – ГЛАДКО БЫЛО НА БУМАГЕ… Кто бы мог предположить в начале года, что планета, только-только приходящая в себя после финансового кризиса, находится на пороге глобальных геополитических потрясений? Очевидно, что стратегически значимая лунная программа, ясно обозначающая вектор движения отечественной космонавтики, будет претерпевать многочисленные тактические (и не только) изменения. И привлекательней всего выглядит политика постепенного превращения национального проекта в международный, подобный, например, МКС, благо «космический клуб» постоянно расширяется.
ЕСЛИ ЛУННАЯ КОСМИЧЕСКАЯ ВЕРФЬ все еще представляется совершенной фантастикой, воплощать которую предстоит нашим внукам, то астрофизическая обсерватория – дело более осязаемое и сулящее гигантский поток новых знаний о Вселенной. Глубокий вакуум, возможность экранирования земных радиошумов, отсутствие паразитной засветки, пониженная сила тяжести предоставляют астрофизикам самые широкие возможности. Так, одними из первых приборов станут оптический интерферометр из трех 1,5-метровых телескопов, размещенных по окружности диаметром 100 м в равностоящих точках и обеспечивающий разрешение 5 × 10–4 угловых секунды (для сравнения – у «Хаббла» разрешение не превышает 0,05 секунды) в полосе 5000А; и рефлектор с 16-метровым (а может, и больше!) зеркалом. Вероятнее всего, гигантское зеркало будет изготовлено из так называемого «лунного бетона» – смеси эпоксидной смолы и каменной крошки, полученной из реголита, армированной углеродными нанотрубками. Последние нужны для придания материалу электропроводности, необходимой для нанесения отражающего алюминиевого покрытия.
КАКИЕ ЖЕ фантастические возможности будут у этих инструментов! Отсутствие атмосферы позволит расширить спектральный диапазон как в ультрафиолет, так и в сторону инфракрасного излучения. Кроме того, очень низкая угловая скорость вращения неба (ведь сутки на Луне почти равны земному месяцу) поможет довести выдержку при съемках до… миллиона секунд и фиксировать очень слабые объекты типа планет около далеких звезд. Сейчас их определяют косвенным путем по воздействию на сами звезды.
НЕ МЕНЬШЕ ПЕРСПЕКТИВ у лунных радиотелескопов, и это доказывает успех отечественного проекта «РадиоАстрон», радиоинтерферометра с базой более 300 тыс. километров. Если «РадиоАстрон» располагает 10-метровой приемной антенной, то у лунного радиотелескопа ограничений будет намного меньше, и в сочетании с гиперчувствительной электронной аппаратурой на базе сверхпроводников (а на Луне есть места, где температура стабильно не превышает 3–4 К) этот уникальный прибор будет способен достичь фантастического разрешения до миллиардных долей угловой секунды.
И ЕСЛИ ЛУННАЯ ВЕРФЬ для строительства пилотируемых межпланетных кораблей, как и фабрики по добыче гелия-3 для термоядерных реакторов или солнечные «фермы» («созвездия» гигантских зеркал, фокусирующих энергию на орбитальные энергоприемники-преобразователи) пока остаются делом далекого будущего, то астрофизикам (и не только им) уже сейчас будет полезно освежить знания селенологии. На переднем крае нужны подготовленные бойцы.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
