Луна. История будущего - Оливер Мортон

Помимо энергии, полюса дают ресурсы в форме замороженных летучих веществ. При прочих равных наличие значительных объемов воды облегчит обеспечение лунной базы и дозаправку ракет. На Луне есть и другие источники топлива — можно соединять водород, поглощенный реголитом из солнечного ветра, с кислородом, получаемым из различных минералов. Однако, хотя концентрация водорода в реголите в тысячи раз превышает концентрацию гелия-3, для получения значительных объемов вещества придется перерабатывать огромные объемы реголита. Выделение кислорода из минералов весьма энергозатратно. Хотя энергия на Луне дешевая, по крайней мере при свете дня, производственное оборудование, необходимое для ее накопления и использования, вероятно, будет довольно дорогим. Именно этим объясняется притягательность сосредоточенных на полюсах летучих веществ, которые можно высвободить, используя эквивалент обычного чайника.

Северный полюс

Южный полюс

В пользу высадки около льда выступает и тот факт, что при наличии единственной лунной базы и запасов топлива остальная Луна оказывается легкодоступной. Как отмечает Роберт Зубрин, характеристической скорости, необходимой для возвращения нового лунного модуля с Луны на низкую околоземную орбиту, также достаточно для того, чтобы лунный модуль взлетел в одной точке Луны, приземлился почти в любой другой, взлетел второй раз и вернулся в первую точку. Всю эту процедуру можно повторить для новой точки назначения, как только у вас накопится еще шесть тонн топлива.

Текущие планы NASA отличаются от этой схемы. Когда при Бараке Обаме космическое агентство разрабатывало идею захвата небольшого фрагмента астероида и изучения его в космосе — эта идея не слишком успешно презентовалась в качестве подготовки для полета на Марс и многим казалась предлогом для отказа от лунной миссии, — возле Луны предполагалось построить небольшую космическую станцию, чтобы обеспечить базу для загонщиков астероида. Когда при Трампе произошел разворот к Луне, а о затее с астероидом забыли, на смену Deep Space Gateway пришла Lunar Orbital Platform-Gateway, теперь уже для освоения Луны. Сегодня станцию называют просто Gateway, но планы по ее постройке по-прежнему разрабатываются, как и большая часть программ NASA, уже получивших финансирование. И это все еще плохая идея.

Gateway представляет собой сильно уменьшенную версию Международной космической станции, находящуюся гораздо дальше в космосе. Пока при ее строительстве предполагается задействовать тех же партнеров. Проект возглавит Америка, европейцы, канадцы и японцы предоставят некоторое оборудование, и только участие русских пока под вопросом. Силовую установку планируется приобрести в секторе производства спутников связи. Первые жилые модули теоретически предполагается запустить в середине 2020-х годов на SLS.

Таким образом, собирая космическую станцию из готовых компонентов, программа Gateway повторяет более амбициозный проект двадцатилетней давности, но в меньшем масштабе и на гораздо менее доступной орбите, чтобы оправдать использование в остальном бесполезной ракеты, которую, вероятно, не успеют построить в срок.

Подготовка спускаемых миссий на станции Gateway сопряжена с большими трудностями и не дает при этом очевидных преимуществ. Пока Gateway планировалось использовать в качестве базы для изучения астероида, лишь отдельные эксперты считали появление остановки между низкой околоземной орбитой и лунной поверхностью полезным для будущих лунных миссий. Безусловно, команда Gateway могла бы дистанционно управлять луноходами с меньшим временем задержки, чем при управлении с Земли. Однако, поворачивая джойстики, астронавты получали бы существенные дозы космического излучения, от которого их могли бы защитить реголитные стены лунной базы.

Это не значит, что в космическом будущем не возникнет нужды в орбитальной инфраструктуре. Если люди или роботы развернут более активную деятельность на околоземной орбите — станут собирать новые крупные спутники, чинить вышедшие из строя старые, производить странные материалы в условиях микрогравитации, наслаждаться медовыми месяцами с неземными видами и микрогравитационным сексом, конструировать космическое оружие для сбивания чужих спутников, разбивать малые астероиды и т. д., — хранилища топлива, где космические корабли смогут заправляться, чтобы развивать необходимую характеристическую скорость, окажутся очень кстати. При возвращении на Землю для дозаправки корабль расходует около девяти километров в секунду характеристической скорости для одного лишь подъема обратно на орбиту. Кроме того, такой корабль должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нагрузку при вхождении в земную атмосферу и повторном запуске с поверхности Земли. Если корабль не покидает космос, его конструкция требует меньшей массы, а следовательно, меньше топлива расходуется для достижения заданной характеристической скорости. Как и лунный модуль, такие корабли могут быть очаровательно неуклюжими.

Орбитальные хранилища топлива сегодня кажутся главным экспортным рынком для компаний и энтузиастов, которые задумываются о коммерческом использовании лунных ресурсов. Причина в том, что с точки зрения характеристической скорости попасть на низкую околоземную орбиту гораздо проще с поверхности Луны, чем с поверхности Земли. По оценкам ULA, стоимость доставляемого в орбитальное хранилище топлива может достигать 3000 долларов за килограмм. Таким образом, оборот лунной базы, экспортирующей 300 тонн топлива в год, приблизится к миллиарду. Если построить дешевую лунную базу примерно за 10 миллиардов долларов, при некоторых допущениях — если скрестить пальцы и закрыть глаза на риски — в перспективе она может стать весьма прибыльным предприятием.

Если развернуть масштабное производство, вам не придется даже сжигать ценное лунное топливо, чтобы его экспортировать. Представьте работающий на Луне завод, производящий маленькие бочки с тепловыми щитами и крошечными двигателями, наполняющий их топливом и отправляющий к Земле с помощью электромагнитной катапульты вроде тех, что Джерард О’Нил популяризировал в 1970-х. Работая на солнечной энергии, катапульта не требует топлива. Тепловой щит используется для торможения в атмосфере, при котором бочка скользит по верхним слоям атмосферы Земли, чтобы терять скорость, не испытывая нагрузок полного вхождения в атмосферу планеты. После того как скорость бочки снизится, маленький двигатель выведет ее на низкую околоземную орбиту, где ее содержимое перекачают в хранилище. Металлическую оболочку отправят обратно на Луну для повторного использования или переработки.

Можно также создать космическую привязь вроде той, что предполагается использовать в миссии BOLAS, но сделать ее длиннее и разместить на более высокой орбите. Затем нужно запустить ее вращение вокруг центра масс. Правильно выбрав скорость вращения, длину привязи и орбиту, можно будет подбирать грузы прямо над поверхностью Луны, когда трос будет оказываться под прямым углом к ней, и отправлять их на Землю, когда он будет продолжать вращение. Если на другом конце на привязи также будет груз, энергетические потребности системы получатся минимальными.