Заселение луны. Колонизация луны в теории. Секреты космической программы ссср

От строительства электростанций и добычи лунных ресурсов до космического туризма и проблемы перенаселения.

В закладки

Полвека назад казалось, что недалек тот день, когда на Луну будут летать как на дачу. Сегодня на Луну не полетишь, даже если очень захотеть: нет подходящих ракет. Технологии шагнули вперед, а пилотируемая космонавтика - нет.

Российский астроном Владимир Сурдин как-то заметил: между покорением Южного полюса и основанием на нем первой базы прошло 45 лет, а в Марианскую впадину человек вернулся лишь спустя 52 года после первого погружения.

Последняя американская экспедиция на Луну в рамках программы «Аполлон» состоялась в 1972 году, то есть 45 лет назад. Если верить представленной аналогии, согласно которой между открытием труднодоступной точки и возможностью её полноценного изучения проходит примерно 50 лет, то ждать новых полетов на Луну стоит уже в ближайшее время.

Причем на этот раз человечество должно закрепиться на Луне более основательно, ведь у лунной колонии может быть и прагматичная цель, и коммерческая составляющая. Правительства смотрят на Луну как на источник ресурсов, бизнесмены - как на курорт для миллиардеров, ученые - как на космическую лабораторию, а романтики - как на первую остановку на пути расселения человечества в космосе.

Кто участвует в новой лунной гонке

Макет межпланетной станции «Луна-24»

В августе 1976 года советский аппарат «Луна-24» сел на лунную поверхность в районе моря Кризисов. Он пробурил двухметровую скважину, извлек образец лунного грунта и доставил его на Землю. Этот полет оказался последней миссией на Луну в 20 веке - следующая посадка на поверхность спутника Земли состоялась лишь через 37 лет, в 2013 году.

Осуществил её китайский аппарат «Чанъэ-3», доставив туда небольшой луноход. Миссия была частью обширной китайской лунной программы, следующий крупный этап которой запланирован на конец 2017 и начало 2018 годов. На этот раз китайцы планируют привезти на Землю собственные образцы грунта с обратной стороны Луны, где еще не садился ни один аппарат.

Китайский посадочный модуль «Чанъэ-3»

На начало 2018 года также запланирован запуск индийской лунной станции «Чандраян-2» - в её задачу входит посадка на Луну и запуск лунохода. Ни Индия, ни Китай пока не заявляли о конкретных планах пилотируемого полета на Луну в обозримой перспективе. Зато это сделала Япония, официально поставив перед собой задачу в партнёрстве с NASA отправить человека на Луну уже к 2030 году.

В самом американском агентстве от планов по скорейшему возвращению на Луну отказались ещё в 2011 году. Наиболее приоритетный проект для США - пилотируемый полет на Марс. Луна при этом может стать своеобразным перевалочным пунктом - на орбите вокруг неё можно разместить станцию, откуда будет стартовать межпланетный корабль.

На фоне такой мировой активности Россия также вернулась к задаче покорения земного спутника. К 2017 году российская лунная программа уже успела получить от государства солидное финансирование, затем частично его лишиться из-за кризиса и переориентироваться на более поздние сроки. Основные планы российской программы касаются отправки на Луну автоматических станций и доставки на Землю образцов лунного грунта в период с 2019 по 2024 годы.

Хорошо забытое старое

Для полета на Луну необходимы три основных компонента:

• ​Тяжелая ракета, способная отправить груз к Луне.
• Космический корабль для межпланетных путешествий.
• Спускаемый лунный модуль.

В СССР так и не решили задачу отправки человека на Луну из-за неудачных испытаний тяжелой ракеты Н-1. Лунный модуль и космический корабль при этом успешно прошли испытания. Корабль назвали «Союз», и он до сих пор используется для доставки людей на МКС.

Космический корабль «Союз»

Распространённый вопрос: «Почему нельзя заново сделать то, на чем уже летали на Луну?». Ответ: можно, но это лишено смысла. Представьте, что вам нужно сделать автомобиль. Вряд ли вы пойдете искать чертежи модели пятидесятилетней давности - её создание обойдется дороже, а результат будет сомнительным. По этой же причине в 2017 году нет смысла воссоздавать ракету и корабль из 1960-х годов - технологии ушли далеко вперед, и сегодня можно добиться лучших результатов.

Новая российская лунная программа изначально строилась вокруг проекта тяжелой ракеты «Ангара-А5». Разработка линейки ракет «Ангара» на экологичном топливе (по сравнению с токсичным гептилом , на котором летают «Протоны») шла с начала 90-х годов, и за все это время «Ангара-А5» была испытана всего один раз - в 2014 году. В итоге из-за дороговизны ракеты от её эксплуатации было решено отказаться.

Ракета-носитель «Ангара-А5»

Внимание российских инженеров переключилось на советскую ракету «Зенит», которую создатель частной космической компании SpaceX Элон Маск как-то назвал «лучшей в мире, если не считать Falcon». «Зенит» была создана как разгонная ступень для тяжелой ракеты «Энергия», теперь же её планируют доработать и превратить в самостоятельную единицу под названием «Феникс».

У «Феникса» есть несколько преимуществ перед «Ангарой». Во-первых, её создание должно обойтись в два-три раза дешевле. Во-вторых, для «Ангары» необходимо строить отдельный стартовый стол на космодроме, «Феникс» же можно запускать как с Байконура, так и с «Морского старта» - плавучей платформы, позволяющей осуществлять запуск из океана. Это дает возможность стартовать точно с экватора, что придает ракете максимальное ускорение за счет вращения Земли.

В 2016 году обанкротившийся ранее «Морской старт» был приобретен авиакомпанией S7, которая одновременно с этим заказала 12 ракет типа «Зенит» у завода «Южмаш». Первый коммерческий старт с этой площадки запланирован уже на 2017 год.

Предполагается, что для запуска пилотируемого полета к Луне можно будет использовать несколько «Фениксов», объединенных в одну ракету-носитель. Нечто подобное пытаются реализовать и в SpaceX с ракетой Falcon Heavy, правда, её испытания откладываются уже в течение нескольких лет.

Окончательно от «Ангары» в Роскосмосе отказываться не стали - по последним данным, для неё всё же построят стартовый стол на космодроме «Восточный» с прицелом на будущие пилотируемые запуски.

Запуски к Луне должны начаться уже скоро. Первый российский автоматический лунный модуль должен отправиться к месту назначения в 2019 году в рамках миссии «Луна-25 Глоб». Предполагается, что миссия позволит отработать технологии мягкой посадки на территории Южного полюса Луны - перспективного района для основания колонии.

Уже много лет ведется разработка космического корабля нового поколения «Федерация» - он должен заменить «Союзы» и «Прогрессы» и доставить на Луну четырех российских космонавтов. Первые беспилотные запуски корабля намечены на 2021 год, а первый пилотируемый полет - на 2024 год.

Лидер по-прежнему США

В NASA тоже разрабатывают новый космический корабль под названием Orion. Его испытания были проведены в 2014 году, а первый пилотируемый полет может состояться уже в конце 2018 года - причем сразу к Луне.

Изначально на 2018 год был запланирован беспилотный полет «Ориона». Полет к Луне должен был стать испытанием и для корабля, и для тяжелой ракеты SLS, создаваемой американцами с прицелом на марсианскую экспедицию. Но с приходом администрации Дональда Трампа начались разговоры о том, что раз к Луне полетит уже готовая техника, почему бы не снабдить её экипажем.

Однако ни Falcon Heavy, ни SLS еще даже не прошли испытаний. Потенциально обе ракеты могут стать «чемпионами» современности по грузоподъемности, но заявления о пилотируемом запуске в 2018 году пока не выглядят реалистичными.

«Запасная» планета

Элон Маск не скрывает, что его главная мотивация в деле колонизации Марса - создание «резервной копии» человечества. Век развития цивилизации пришелся на достаточно спокойный период в истории Земли - не было резких изменений климата, падений крупных метеоритов, угрозы вулканической активности и прочих катастроф, которые в истории планеты случались регулярно.

Идея запасного дома не нова, и о ней всерьёз рассуждал ещё Циолковский. Вариантов не так много - это либо , либо Луна.

Подлунный мир

Поверхность Луны примерно равна сумме площадей трех крупнейших стран Земли - России, Канады и Китая. Луна в 81 раз легче Земли, а сила тяжести на ней меньше в шесть раз. Но по космическим масштабам Луна и Земля - тела примерно одного порядка. Иногда даже говорят, что они составляют двойную планетную систему.

Луна всего в полтора раза меньше Меркурия - такого соразмерного спутника больше нет ни у одной планеты в Солнечной системе (похожую систему составляют теперь уже бывшая планета Плутон и её спутник Харон, но они во много раз легче Земли и Луны).

Поверхность Луны не пригодна для жизни в первую очередь из-за трех факторов: перепады температур от –150 ºC до +120 ºC, космическая радиация и постоянная бомбардировка микрометеоритами. Землю от всего этого защищает атмосфера, которой у Луны нет - испаряющиеся под действием излучения Солнца с поверхности гелий, водород и другие газы очень сильно разрежены.

На поверхности Луны лежит толстый слой стертого в пыль реголита , по большей части состоящего из смеси стекла и песка. Теоретически его можно использовать для защиты от радиации и небольших метеоритов. Как и на Марсе, базу на Луне имеет смысл покрывать слоем грунта в несколько метров - это можно сделать, например, при помощи управляемого взрыва, как предполагалось в проекте советской лунной базы «Звезда».

Из-за воздействия солнечного ультрафиолета пыль на Луне наэлектризована и особенно опасна для здоровья и электроники. В отличие от частичек земной пыли, которые сглаживаются эрозией, лунные пылинки имеют остроконечную форму. К концу третьих суток американских лунных экспедиций перчатки скафандров астронавтов стирались пылью почти до дыр.

Избавиться от всех этих проблем можно под поверхностью Луны, но создание такой «подлунной» базы потребует больших затрат энергии. Есть и совсем экзотические предложения - например, бурить в толще Луны многокилометровые тоннели, превращая их в целые ландшафты земного типа с искусственным освещением.

Застывшие базальтовые лавы Луны настолько прочны, что широкие тоннели не потребуют никаких укреплений, а плотность пород позволит заполнять их кислородом, не боясь, что он сразу же весь утечет. Для создания в них обитаемых условий нужно будет раздобыть воду, кислород и энергию.

Лунные колодцы

Миссия «Луны-24» оказалось не только последней в 20 веке, но и чрезвычайно полезной - в привезенной ей образцах грунта советские ученые нашли небольшое содержание воды. В начале 21 века американский орбитальный зонд LRO с помощью российского детектора обнаружил в полярных зонах Луны грунт с концентрацией воды не менее 3%. Стоимость гипотетических миссий сразу снизилась благодаря возможности не брать с собой запасы жидкости.

Но добывать воду на Луне будет непросто - при температуре –150 ºC водяной лед становится прочнее стали. Существует мнение, что в будущем проще и дешевле окажется транспортировать на Луну пролетающие мимо ледяные кометы, используя миниатюрные реактивные двигатели.

Электростанция на аутсорсе

Единственный доступный источник энергии на Луне - это Солнце. Из-за отсутствия атмосферы солнечные батареи на Луне могут вырабатывать в шесть-восемь раз больше энергии, чем на поверхности Земли. Отсутствие погодных условий делает выработку стабильной во времени.

Существуют целые проекты превращения Луны в огромную электростанцию. Если построить вокруг лунного экватора пояс из солнечных батарей, то он смог бы вырабатывать энергию круглосуточно. С помощью направленного СВЧ-излучения её можно было бы передавать на Землю.

Строительством таких сооружений могут заниматься роботы, причем большую часть необходимых для этого материалов можно добывать на месте. Впрочем, подобные проекты пока относятся скорее к области фантастики.

Луна является огромным булыжником диаметром около 3500 километров. Во время миссий «Аполлон» между 1969 и 1972 годами на поверхность луны ступали ноги 12 американских астронавтов. В рамках этих миссий на Землю было доставлено более 380 килограммов различных лунных образцов. Благодаря анализу этих образцов наука выяснила, что состав Луны похож на состав Земли. Помимо этого, на основе научных анализов лунной породы ученые смогли предположить возможную природу Луны. Согласно одной из самых популярных теорий, около 4,5 миллиардов лет назад в Землю по касательной врезалось космическое тело размером с Марс. Образовавшиеся осколки заполонили орбиту нашей планеты и сформировали ее естественный спутник.

К сожалению, после миссий «Аполлон» интерес к Луне резко сократился и исследованием этого космического тела не занимались вплоть до 90-х годов. Позже благодаря космическим аппаратам «Клементина» и «Lunar Prospector», которые обнаружили лед на Луне, было сделано предположение, что на Луне, как и на Земле, есть (или могла быть) вода. В 2000-х годах интерес к Луне возрос. Ею сразу заинтересовались в Европе, Японии, Китае и Индии.

В первую очередь исследователей интересовала тайная темная сторона спутника, которая всегда отвернута от нашей планеты. Однако от идеи отправки людей на Луну вскоре отказались. Вместо этого было предложено отправить роботов, чтобы те сделали основную работу и провели нужные исследования. В конце концов, несмотря на некоторые схожести, Земля и Луна — совершенно два разных мира. Вот почему ученые хотят, чтобы первым этапом колонизации спутника занимались именно роботы.

Роботы помогут

Итак, мы решили отправить человека на Луну. Последний раз человечество это сделало в 70-е, во времена печатных машинок и «Pong». Теперь мы живем в мире, где есть видеозвонки и поезда-маглевы. Неужели мы действительно не способны отправить человека на Луну? В чем проблема?

А проблема, точнее проблемы, в следующем. На Луне нет воздуха. Очень низкая гравитация. Почти нет никакой атмосферы. за день там может опускаться от +123 градусов Цельсия до -198 градусов Цельсия. Каждодневно на Луну падают микрометеориты. А так как там нет атмосферы, радиация будут проходить сквозь человека, как нож через масло. В конце концов, на Земле сейчас такая обстановка, что политические и финансовые проблемы могут рано или поздно угрожать даже отправке человека на орбиту планеты, не говоря уже о Луне.

К тому же проблему реголита никто не отменял. Никогда не слышали о реголите? Это такая пыль, которая составляет 65-километровую корку лунной поверхности, покрытую другими породами и камнями. Она очень опасна не только для техники, но и для человека.

В конечном итоге задача по поселению человека на Луне потребует строительства инфраструктуры. На это уйдет очень много времени, проекты будут постоянно откладываться, а многие обещания не сдерживаться. Когда пытаешься что-то построить на гигантском пустынном камне, расположенном в 387 000 километрах от дома, то бюрократические проволочки выходят на совершенно новый и беспрецедентный уровень. Короче, проблем очень много. Поэтому проще отправить на Луну роботов.

На Луну роботов уже отправляли. Первыми это сделал Советский Союз в 1970-м. Однако многим понятно, что Луна является наиболее достижимой целью именно по части человеческих космических исследований, поэтому дебаты о том, что почему бы миру не возобновить туда пилотируемые полеты, вместо того чтобы отправлять роботов, не утихают ни на день.

«Споры о том, кого лучше отправить на Луну — человека или робота — нередко бывают очень эмоциональными», — пишет сайт MoonZoo.org.

«С миниатюризацией электроники отправка роботизированных зондов будет всегда дешевле и безопаснее, чем отправка пилотируемого космического корабля. Однако многие люди считают, что весь смысл космических программ как раз и заключается в участии человека».

Ровер Юйту исследует лунную поверхность

Тем не менее космические агентства по всему миру продолжают игнорировать или откладывать возможность человеческих миссий на Луну и выбирают в таком случае роботов. Китай, например, в 2013 году отправил на спутник луноход Юйту. Ровер собрал множество новой и полезной информации, включая сведения, которые указывают на то, что лунные вулканы за последние 3 миллиарда лет на самом деле были более активны, чем считалось до этого момента.

В 2010 году Япония объявила о том, что собирается к 2020 году построить роботизированную лунную базу. Для этих целей было выделено 2 миллиарда долларов. Прогресс, правда, в этом деле совсем не виден. А совсем недавно представители японского космического агентства JAXA вообще заявили, что у них «к настоящему моменту нет планов по отправки роботов для исследования Луны», однако агентство хочет отправить к Луне к 2020 году космический зонд.

Благодаря уже находящимся там роботам мы получили полезные сведения о «взаимоотношениях» Земли и Луны. Однако прогресс движется не так быстро, как того бы хотелось. Лунные миссии стали неинтересны еще и по той причине, что у космических агентств появились более амбициозные и в то же время более романтические планы — планы в отношении Марса.

И все же если мы все-таки соберемся на Луну, то как гарантировать успешность запланированных миссий и колонизации? Рассуждая здраво, что нам для этого потребуется?

Что нам потребуется для начала жизни на Луне?

Как отправить человека на Луну? Как добиться возможности там остаться? Для этого нужна всего одна ключевая вещь. Та же самая вещь, которая необходима нам для выживания на Земле. Ответ вас вряд ли удивит. На Луне, как и на Земле, нам нужен самый важный «эликсир жизни» — вода.

По крайней мере так считает доктор Пол Спудис из Института планетарных наук и луноведения в Хьюстоне. Этот человек является одним из самых больших сторонников идеи колонизации Луны, в свое время являлся главой проекта космической миссии аппарата «Клементина» в NASA, а также советником индийского космического агентства в проекте радиолокационного картографирования лунной поверхности.

Спудис верит, что под поверхностью спутника могут быть скрыты миллиарды метрических тонн воды. И эта вода там так же важна, как и на Земле.

«Ее можно пить, использовать в качестве щита от космической радиции, использовать в пище и санитарных целях, а также производить из нее кислород для дыхания», — говорит ученый.

«Вода — это самая полезная субстанция в космосе. В чем же проблема? Проблема — в поиске наиболее подходящего способа ее найти и добыть на Луне», — продолжает Спудис.

Для того чтобы это сделать, нам (для начала роботам) необходимо провести множество лунных экспериментов. Выяснить, например, какова природа лунных полюсов. Узнать, где хранится эта вода. Ответить на эти вопросы мы можем с помощью роботов: пары наземных роверов, как тот же «Кьюриосити» на Марсе, вполне будет достаточно для этого. Роботизированные луноходы смогут проводить замеры температур, горных хребтов, провести анализ свойств поверхности, а также произвести замеры находящихся на Луне объемов льда. Как только мы сможем получить источник воды на Луне, прогресс в ее освоении пойдет гораздо быстрее.

Для выживания нам, конечно же, необходимы вода и кислород. И главная задача для ученых — где ее найти и как добывать на Луне. Помните, выше мы говорили о реголите? Он содержит 42 процента кислорода. Если мы сможем добывать из реголита кислород и соединять его с водородом, то до доступа к воде будет всего один шаг. Кроме того, добываемый кислород можно будет использовать для дыхания. А еще — использовать его в ракетном топливе. Задача, правда, сложнее: в этом случае нагревать реголит придется до 900 градусов Цельсия.

Если не брать в расчет вопросы воздуха и воды, то некоторые верят, что мы можем заселить Луну так же, как это однажды сделали наши древние предки на Земле. Как и на Земле, на Луне имеется множество пещер. Можно ли их использовать для жизни? NASA, например, рассматривает возможность заселения лунных пещер, считая их отличной защитой от радиации и метеоритных угроз.

Зачем нам вообще эта Луна?

Учитывая земные проблемы — все эти угрозы глобального потепления, нарастания социального неравенства, политических конфликтов и войн, голода, болезней, террористов и много чего еще, — зачем нам тратить время на попытки заселения космоса? И почему именно Луны? Иногда кажется, что этот выбор настолько неочевиден и что для цели лучше выбирать тот же Марс (и его собственные луны).

Колонизация Марса действительно кажется более логичной, так как эта планета больше похожа на Землю, чем Луна. Однако Луна предлагает нам несколько преимуществ. Самое очевидное из них — расстояние. Если в лунной колонии случится какая-нибудь серьезная катастрофа, то помощь будет находиться «всего» в 387 000 километрах. Что касается Марса, то лететь только в одну сторону придется около 7 месяцев.

Пока многие обращают свой взор в сторону Марса (и дальше), нам бы следовало перевести свой взгляд на космические тела, расположенные поближе к нам. Отправить на Луну несколько луноходов с конкретными задачами по поиску воды и в конечном итоге возобновить туда пилотируемые полеты. И даже если жить там мы не сможем — Марс в этом плане кажется более подходящим местом, — мы по крайней мере можем построить там лунную базу и использовать ее в качестве «перевалочного» научно-исследовательского центра при будущих полетах в дальний космос.

Людей всегда интересовал космос. Луна, находясь ближе всего к нашей планете, стала единственным небесным телом, на котором побывал человек. С чего начинались исследования нашего спутника, и кто одержал пальму первенства в приземлении на Луну?

Естественный спутник

Луна - небесное тело, веками сопровождающее нашу планету. Она не излучает свет, а только отражает его. Луна является спутником Земли, который ближе всего расположен к Солнцу. На небосводе нашей планеты она является вторым объектом по яркости.

Мы всегда видим одну сторону Луны из-за того, что вращение её синхронизировано с вращением Земли вокруг своей оси. Движется Луна вокруг Земли неравномерно - то отдаляясь, то приближаясь к ней. Великие умы мира издавна ломали себе голову над изучением её движения. Это невероятно сложный процесс, на который влияет сплюснутость Земли и притяжение Солнца.

О том, как образовалась Луна, ученые спорят до сих пор. Существует три версии, одна из которых - основная - была выдвинута после получения образцов лунного грунта. Её прозвали теорией гигантского столкновения. В основе лежит предположение, что больше 4 миллиардов лет назад столкнулись две протопланеты, а их отколовшиеся частицы застряли на околоземной орбите, образовав со временем Луну.

Другая теория предполагает, что Земля и её естественный спутник образовались благодаря газопылевому облаку в одно время. Сторонники третьей теории предполагают, что Луна возникла далеко от Земли, но была захвачена нашей планетой.

Начало исследования Луны

Даже в древние времена это небесное тело не давало покоя человечеству. Первые исследования Луны велись ещё во II веке до нашей эры Гиппархом, попытавшимся описать её движение, размеры и расстояние от Земли.

В 1609 году Галилей изобрел телескоп, и освоение Луны (хоть и визуальное) перешло на новую ступень. Стало возможным изучить поверхность нашего спутника, разглядеть его кратеры и горы. Например, Джованни Риччиоли это позволило создать одну из первых лунных карт в 1651 году. В то время и родился термин «море», обозначающий темные области поверхности Луны, а кратеры начали называть в честь известных личностей.

В XIX веке на помощь астрономам приходит фотография, что позволяет вести более точные исследования особенностей рельефа. Льюис Резерфорд, Уоррен де ла Рю и Пьер Жансен в разное время активно изучали лунную поверхность со снимков, а последний создал её «Фотографический атлас».

Освоение Луны. Попытки создания ракеты

Первые этапы изучения пройдены, и интерес к Луне становится все горячее. В XIX веке зарождаются первые мысли о космическом путешествии к спутнику, с чего и начинается история освоения Луны. Для такого полета нужно было создать аппарат, скорость которого была бы способна преодолеть гравитацию. Оказалось, что существующие двигатели недостаточно мощные, чтобы набрать необходимую скорость и поддерживать её. Сложности были также и с вектором движения аппаратов, так как после взлета они обязательно закругляли свое движение и падали на Землю.

Решение пришло в 1903 году, когда инженер Циолковский создал проект ракеты, способной преодолеть гравитационное поле и достичь цели. Топливо в двигателе ракеты должно было сгорать в самом начале полета. Так, её масса становилась гораздо меньше, а движение осуществлялось за счет освобожденной энергии.

Кто первый?

XX век ознаменовался масштабными военными событиями. Весь научный потенциал направлялся в военное русло, и с исследованиями Луны пришлось притормозить. Развернувшаяся в 1946 году холодная война заставила астрономов и инженеров вновь задуматься о космическом путешествии. Одним из вопросов в соперничестве Советского Союза и США стал следующий: кто же первый приземлится на поверхность Луны?

Первенство в борьбе за освоение Луны и космического пространства досталось Советскому Союзу, и 4 октября 1957 года был выпущен первый а через два года к Луне направилась первая космическая станция «Луна-1», или, как её называли, «Мечта».

В январе 1959 года АМС - автоматическая межпланетная станция - прошла около 6 тысяч километров от Луны, но приземлиться не смогла. «Мечта» попала на гелиоцентрическую орбиту, став искусственным Период её обращения вокруг светила составляет 450 дней.

Высадка на Луну не удалась, зато были получены весьма ценные данные о внешнем радиационном поясе нашей планеты и солнечном ветре. Удалось установить, что у естественного спутника незначительное магнитное поле.

Вслед за Союзом в марте 1959 года США выпустило Pioneer-4, который пролетел в 60 000 км от Луны, попав на солнечную орбиту.

Настоящий прорыв случился 14 сентября этого же года, когда космический корабль «Луна-2» совершил первое в мире «прилунение». Станция не имела амортизации, поэтому приземление было жестким, но знаменательным. Сделала это «Луна-2» около Моря Дождей.

Изучение лунных просторов

Первое приземление открыло путь дальнейшим исследованиям. Вслед за «Луной-2» была отправлена «Луна-3», облетевшая спутник и сфотографировавшая «темную сторону» планеты. Лунная карта стала более полной, на ней появились новые наименования кратеров: Жюль Верн, Курчатов, Лобачевский, Менделеев, Пастер, Попов и др.

Первая американская станция приземлилась на спутник Земли лишь в 1962 году. Это была станция Ranger-4, которая упала на

Дальше американские «Рейнджеры» и советские «Луны» и «Зонды» по очереди атаковали космические просторы, то совершая телесъемки лунной поверхности, то вдребезги об неё разбиваясь. Первой мягкой посадкой порадовала станция «Луна-9» в 1966 году, а «Луна-10» стала первым спутником Луны. Обогнув эту планету 460 раз, «спутник спутника» прервал связь с Землей.

«Луна-9» транслировала снимаемую автоматом телепередачу. С экранов телевизоров советский зритель наблюдал за съемкой холодных пустынных просторов.

США следовали тому же курсу, что и Союз. В 1967 году американская станция «Сурвейэр-1» совершила вторую мягкую посадку в истории космонавтики.

До Луны и обратно

За несколько лет советским и американским исследователям удалось достичь немыслимых успехов. Таинственное ночное светило много веков будоражило сознание как великих умов, так и безнадежных романтиков. Шаг за шагом Луна становилась всё ближе и доступнее для человека.

Следующей целью было не просто отправить на спутник космическую станцию, но и вернуть её обратно на Землю. Перед инженерами стояли новые задачи. Аппарат, летевший обратно, должен был войти в земную атмосферу под не слишком крутым углом, иначе он мог сгореть. Слишком большой угол, наоборот, мог создать эффект рикошета, и аппарат снова полетел бы в космос, так и не добравшись до Земли.

Сложности с калибровкой угла были решены. Серия аппаратов «Зонд» с 1968 по 1970 г. успешно совершала полеты с приземлением. «Зонд-6» стал испытательным. Он должен был исполнить проверочный полет, чтобы потом его смогли осуществить пилоты-космонавты. Аппарат облетел Луну на расстоянии 2500 км, но при возвращении на Землю парашют открылся чересчур рано. Станция разбилась, а полет космонавтов был отменен.

Американцы на Луне: первые лунопроходцы

Степные черепахи, вот кто первым облетел Луну и вернулся на Землю. Животных отправили в космический полет на советском корабле «Зонд-5» в 1968 году.

США явно отставали в освоении лунных просторов, ведь все первые успехи принадлежали СССР. В 1961 году президент Штатов Кеннеди сделал громкое заявление о том, что к 1970 году произойдет высадка на Луну человека. И сделают это американцы.

Для осуществления подобного плана требовалось подготовить надежную почву. Изучались снимки лунной поверхности, сделанные кораблями «Рейнджер», исследовались аномальные явления Луны.

Для пилотируемых полетов была открыта программа «Аполлон», которая пользовалась расчетами траектории полета к Луне, сделанными украинцем Впоследствии эта траектория была названа «Трассой Кондратюка».

«Аполлон-8» произвел первый пробный пилотируемый полет без высадки. Ф. Борман, У. Андерс, Дж. Ловелл совершили несколько кругов вокруг естественного спутника, сделав съемку местности для будущей экспедиции. Т. Стаффорд и Дж. Янг на «Аполлоне-10» осуществили второй полёт вокруг спутника. Космонавты отделились от модуля корабля и пребывали в 15 км от Луны по отдельности.

После всех подготовок, наконец, был отправлен «Аполлон-11». Американцы на Луне высадились 21 июля 1969 года возле Моря Спокойствия. Первый шаг совершил Нил Армстронг, за ним последовал Космонавты пробыли на естественном спутнике 21,5 часа.

Дальнейшие изучения

После Армстронга и Олдрина на Луну отправлялись ещё 5 научных экспедиций. Последний раз астронавты высаживались на поверхность спутника в 1972 году. За всю человеческую историю только в этих экспедициях люди высаживались на другие

Советский Союз не оставлял изучение поверхности естественного спутника. С 1970 года были отправлены радиоуправляемые «Луноходы» 1-й и 2-й серии. Луноход на Луне собирал образцы грунта и фотографировал рельеф.

В 2013 году Китай стал третьей страной, которая достигла нашего спутника, совершив мягкую посадку с помощью лунохода «Юйту».

Заключение

С давних времен являлся увлекательным объектом для изучения. В XX веке освоение Луны из научного исследования превратилось в разгоряченную политическую гонку. Для путешествия на неё было проделано немало. Теперь Луна остается наиболее изученным астрономическим объектом, на котором, к тому же, побывал человек.

Громкое заявление вице-премьера Дмитрия Рогозина о намерении России колонизировать Луну, сделанное им в День космонавтики, как оказалось, имеет под собой проработанную платформу. В распоряжении «Известий» оказался проект Концепции российской лунной программы, подготовленной РАН, предприятиями Роскосмоса и МГУ. Цель данной программы - создать к середине века обитаемую базу на Луне и лунный полигон с возможностью добычи на спутнике Земли полезных ископаемых. Кроме того, авторы проекта не исключают привлечении к лунным проектам частных инвесторов. Первые экспедиции с высадкой космонавтов для создания постоянной лунной базы планируется осуществить в 2030 году.

В подготовке предложений в концепцию участвовали Институт космических исследований РАН (в том числе глава этой организации академик РАН Лев Зеленый), ЦНИИмаш, «НПО имени Лавочкина», РКК «Энергия», НИИ ядерной физики МГУ, Государственный астрономический институт имени Штернберга МГУ.

В самом начале проекта разработчики делают громкое заявление: «Луна является космическим объектом будущего освоения земной цивилизацией, и в XXI веке может начаться геополитическая конкуренция за лунные природные ресурсы». Следовательно, в России должен создаваться арсенал необходимых средств дальней космонавтики для обеспечения национальных интересов в освоении Луны, продолжают авторы концепции.

Аксиомой предыдущих проектов, касающихся не только освоения, но даже просто экспедиций посещения Луны, была широкая международная кооперация. Эта вводная основывалась на том, что в одиночку ни одно государство мира в обозримой перспективе не может себе позволить межпланетных проектов. Эта посылка присутствует и в новой концепции, но с оговоркой: «Должна быть обеспечена независимость национальной лунной программы от условий и объема участия в ней иностранных партнеров».

По замыслу авторов, лунная программа должна планироваться таким образом, чтобы каждые 3–4 года в стране реализовывался очередной лунный проект, олицетворяющий приоритетные научные и технические космические достижения России.

Осуществленные ранее экспедиции на Луну (советский проект «Луна» и американский «Аполлон») дали возможность установить, что в веществе Луны присутствуют алюминий, железо, титан, редкие земли и многие другие элементы таблицы Менделеева. «После того как геологические исследования Луны предоставят достоверные научные знания о распространенности полезных ископаемых, о степени содержания в них тех или иных элементов, будут составлено технико-экономическое обоснование целесообразности их добычи, переработки и доставки на Землю», - пишут авторы концепции, отмечая, что вслед за составлением технико-экономического обоснования можно будет ставить вопрос о привлечении на Луну частных инвесторов.

Осваивать Луну нужно динамично, утверждают авторы, поскольку «в ближайшие 20–30 лет ведущие космические державы будут разведывать и закреплять за собой удобные лунные плацдармы для обеспечения будущих возможностей практического использования». Плацдармы будут использоваться для геологической разведки лунных недр, для опытов по использованию реголита (лунного грунта), в том числе содержащихся в нем водорода и кислорода, для строительства лунной космической инфраструктуры и обеспечения в ней среды обитания человека. Первые плацдармы людей на Луне будут располагаться в окрестности полюсов, предполагают авторы. «На полюсах солнечные лучи направлены практически по касательной к поверхности. Вследствие этого полярные горы могут быть районами постоянного освещения, а полярные низменности - районами постоянного затенения», - говорится в документе.

Первый этап, предлагаемый к включению в Федеральную космическую программу (ФКП) 2016–2025 годов, предполагает отправку на спутник Земли автоматических межпланетных станций «Луна-25», «Луна-26», «Луна-27» и «Луна-28». Задачи этих аппаратов - определение состава и физико-химических свойств лунного полярного реголита с водяным льдом и другими летучими соединениями, выбор наиболее перспективного района в области Южного полюса Луны для будущего развертывания там полигона и лунной базы.

Второй этап, запланированный на 2028–2030 годы, включает пилотируемые экспедиции на орбиту Луны без высадки на ее поверхность. В этих целях в РКК «Энергия» уже создается транспортный пилотируемый корабль.

Третий этап, запланированный на 2030–2040 годы, включает в себя экспедиции посещения космонавтами потенциального района размещения лунного полигона и развертывание первых элементов инфраструктуры из лунного вещества. Предлагается начать строить элементы лунной астрономической обсерватории, а также объектов для мониторинга Земли.

Стоимость описанных проектов просчитана не полностью. Ясность присутствует только в отношении первого этапа, предлагаемого в ФКП 2016–2025 годов: это порядка 28,5 млрд рублей. Ранее была представлена смета строительства нового пилотируемого корабля для лунных миссий: это 160 млрд рублей в ценах 2012 года (кроме корабля сумма включает в себя ракетный блок аварийного спасения, сборочно-защитный блок, комплекс наземных средств, в том числе комплекс средств подготовки и пуска).

Луна - это первый шаг на пути в дальний космос, - говорит научный руководитель Института космической политики Иван Моисеев. - Поэтому имеет смысл использовать Луну как перспективный космодром. Потому что таскать грузы с Земли в космос очень накладно. Например, у ракеты «Протон» стартовая масса 700 т, а на низкую околоземную орбиту он выводит всего 20 т. В итоге теряются металл, аппаратура. Если же брать какие-то материалы с Луны, где для этого создать инфраструктуру, получится куда более выгодно, в том числе если запускать с Луны спутники Земли. Но создание такой инфраструктуры там возможно, по-видимому только к концу века. Что касается добычи на Луне ресурсов, то возить их на Землю смысла нет: даже если там найдут алмазы, их всё равно нерентабельно будет сюда доставлять. Но в любом случае можно начать с выделения кислорода, он на Луне присутствует во многих соединениях.

По мнению Андрея Ионина, члена-корреспондента российской Академии космонавтики, такие масштабные проекты, как колонизация Луны или Марса, вряд ли будут осуществляться за государственный счет.

Освоение планет людьми будет прерогативой частных компаний, - считает он. - Уже сейчас много таких проектов: они предусматривают колонизацию Марса, добычу полезных ископаемых на астероидах и тому подобные инициативы. Сложно представить, что какое-то правительство готово будет тратить триллионы на создание лунных баз, притом что у них масса других, более насущных задач: медицина, образование, армия... Ну кто сейчас, будучи в здравом уме, возьмет и заявит: на социальные программы денег нет, а на лунную базу есть - будем там добывать полезные ископаемые... Это нереально.

В Роскосмосе пояснили, что предложения в Федеральную космическую программу будут проходить всестороннюю экспертизу на уровне отраслевых экспертов и ученых, после чего проект ФКП будет передан на рассмотрение в правительство.

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»

Внешние изображения
Проекты лунных баз
	Эскиз процесса возведения лунной базы по проекту, разработанному инженерами компании Дженерал электрик

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

Радиация

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.

Заведующий отделом радиационной безопасности пилотируемых космических полетов ИМБП РАН Вячеслав Шуршаков в интервью СМИ сообщил, что во время миссий к Луне дозы радиации приемлемы. Согласно опубликованным данным по лунным экипажам США, десятидневная миссия эквивалентна полету на орбите Земли в течение 20 суток: общая доза составит примерно 12 мЗв. Исходя из сегодняшних знаний о космической радиации, специалисты ИМБП РАН допускают полет к Луне длительностью от нескольких недель до двух месяцев .

Лунная пыль

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 ).

Коммерческая составляющая

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 (середина 2019 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) . Дата обращения 22 февраля 2009. Архивировано 25 февраля 2009 года.
4. Лунные полюса могут стать обсерваториями - ученый (неопр.) . РИА Новости (1 февраля 2012). Дата обращения 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). Дата обращения 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).