Дальние горизонты: как далеко готов зайти человек?
Первый рукотворный объект, отправленный на околоземную орбиту, смотрелся не через чур солидно — алюминиевый шарик сантиметров шестидесяти в диаметре, накачанный сжатым азотом и несущий в собственном чреве два маленьких передатчика, каковые слали робкие сигналы на распростертую внизу Почву. На 22-й сутки батарейки разрядились, и спутник затих. Прошло еще пара недель, и первый в мире космический аппарат, "Наверное," бесследно испарился, ворвавшись в верхние слои земной атмосферы.
Это происходило в самый разгар «холодной войны», и для американцев 4 октября 1957 года, сутки, в то время, когда в космосе показался первый коммунистический неестественный спутник Почвы, стал не только чувствительным щелчком по носу, но и энергичным пинком под зад. Между двумя державами завязалось состязание, которое позже станет известно как «космическая гонка».
За маленькими орбитальными аппаратами, талантливыми нести лишь радиопередатчик, на орбитах показались космические суда, в которых сидели астронавты. Прошло чуть больше десяти лет — и в лунной пыли отпечатались первые следы земных инопланетян.
Но по окончании нескольких успешных лунных экспедиций целый энтузиазм внезапно куда-то улетучился. Последние 35 лет все пилотируемые полеты ограничивались только родными околоземными орбитами. «Частично дело разъясняется тем, что в глобальной возможности проект Apollo был преждевременным, — поясняет космонавт Базз Олдрин, участвовавший в экспедиции Apollo 11. — Данный отчаянный рывок стимулировался искусственно, с одной только целью — обставить русских в космической гонке».
Сейчас, в то время, когда «холодная война» в далеком прошлом сзади, а сотрудничество США и России в космосе стало повседневной практикой, опять пришло время для честолюбивых, наглых замыслов. Это, во-первых, появление частных космических судов, во-вторых, развертывание лунной базы и, наконец, дальняя дорога к Марсу. Столь наглые претензии влекут за собой и большое количество важных вопросов. Каким должно быть верное соотношение между пилотируемыми беспилотными экспедициями и полётами?
Не окажется ли дальний космический перелет через чур страшным чтобы в нем принимали участие живые люди? И по большому счету, стоит ли овчинка выделки?
Давайте же попытаемся вернуть в памяти события прошедших 50 лет, первый этап космических изучений, и постараемся посмотреть на 50 лет вперед. На протяжении будущих десятилетий, другими словами еще при жизни большинства отечественных нынешних читателей, человек разумный из существа, обреченного ползать по земной поверхности, обязан совсем превратиться в отважного покорителя космических пространств.
Жизнь на Луне — как она сложится?
Томас Джонс, бывший космонавт NASA, растолковывает, каково придется колонистам на будущей лунной базе.
Когда-то Улисс С. Грант (что позднее стал аммериканским президентом), говоря о собственной полуразвалившейся ферме где-то на Миссури (тогда, еще до гражданской войны, эти места были самым настоящим «диким Западом»), высказался легко: «Жизнь в том месте — не сахар». Транспарант с этими золотыми словами возможно было бы повесить над въездом на лунную базу, которую планирует построить NASA. Вряд ли будущие поселенцы сочтут собственную жизнь весьма уж сладкой.
Сам вопрос выживания будет решаться их свойством избегать встреч с микрометеоритами, добывать кислород из скальной породы, а возможно, и умением выращивать зерновые.
В декабре американское космическое агентство NASA заявило, что его цель — возвращение на Луну. Сейчас решено не повторять многократные высадки в случайных местах, как это делали экспедиции Apollo, а сходу развернуть одну неспециализированную базу. При применении нового космического корабля Orion, способного нести целую команду космонавтов, NASA планирует уже в первой половине 20-ых годов XXI века высадить на Луну бригаду из четырех человек.
В будущем такие бригады, складывающиеся из четырех человек, должны будут трудиться вахтовым способом, сменяя друг друга каждые шесть месяцев. Их целью будет обживание новой территории, развертывание научных изучений и подготовка к броску на Марс.
Именно на Луне, как вычисляют в NASA, космонавты должны натереть собственные первые мозоли. «Лунная база, и это принципиально, есть всего лишь первым этапом глобального замысла, что видится как долгая лестница из множества ступеней, — так говорит Уэнделл Менделл, начальник отдела лунных и планетных изучений в Космическом центре Джонсона. — Человечество как биологический вид должно неспешно завоевывать Солнечную совокупность».
Ищем место для приюта
С 1969 по 1972 год на протяжении экспедиций программы Apollo из-за экономии горючего для посадки выбирали территории поблизости от лунного экватора. В этом случае NASA предпочитает лунные полюса — для этого имеются как прагматические, так и научные обстоятельства. Во-первых, в приполярных территориях косые солнечные лучи поддерживают умеренные температуры, колеблющиеся от -30 до -500С.
Сравните это, к примеру, с экваториальными температурами, достигающими +1300С.
Но самое основное преимущество полярных территорий — доступ к ресурсам. К примеру, поблизости от южного полюса кое-какие высокие гребни около кратеров фактически все время залиты солнечным светом. В случае если установленные на таких гребнях солнечные батареи всегда поворачивать за Солнцем, они будут давать электричество практически непрерывно, а краткие периоды темноты возможно будет компенсировать за счет зарядки буферных аккумуляторная батарей.
Еще более полезные ресурсы смогут скрываться в глубинах кратеров. Основываясь на данных, взятых некоторыми космическими экспедициями, возможно сохранять надежду, что в том месте скрыты много миллионов тысячь киллограм воды в форме вечных льдов. Эти запасы должны были накопиться за миллиарды лет в следствии происходивших от случая к случаю столкновений с кометами.
Применяя простой электрический нагреватель, роботы-шахтеры имели возможность бы добывать воду для использования и питья в сельском хозяйстве. Посредством электролиза воду возможно разлагать на кислород, нужный для дыхания, и водород, пригодный для применения в качестве горючего при грузовых рейсах «Луна-Земля».
Ближе к концу будущего года планируется запустить на окололунную орбиту особый аппарат-разведчик Lunar Reconnaissance Orbiter для поисков следов льда, что может пребывать под лунной поверхностью. В начале 2009 года будет запущен еще один аппарат — Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (Спутник для зондирования и наблюдения лунных кратеров). На протяжении этого опыта зонд обязан врезаться в один из лунных полюсов, а вставший в следствии удара фонтан осколков будет изучен на предмет наличия в нем воды и других веществ.
В случае если же Луна окажется полностью сухой (а таковой вывод возможно сделать на основании данных, взятых с наземных радаров), кислород возможно будет добывать и прямо из лунных вулканических пород. В случае если, скажем, доставленным с Почвы водородом вернуть ильменит (титанистый железняк) при температуре около 9000С, мы возьмём железо, двуокись титана и воду. Располагая в достаточных количествах тепловой и электрической энергией, из скальной породы возможно кроме этого добывать и кислород.
Лоуренс Тэйлор, директор Университета космической геологии в Университете штата Теннесси, разрабатывает необычный «магнитный пылесос», что обязан собирать лунную пыль. Потом посредством грузовиков либо трубопроводов эта пыль обязана поступать на фабрики по выделению кислорода.
На первых порах энергия для аналогичного производства будет поступать от маленьких и легких солнечных батарей. В будущем может потребоваться и компактный ядерный реактор, что безопасности для возможно было бы запрятать в одном из поверхностных кратеров.
Кроме практических удобств, южный полюс очень привлекателен и в научном замысле. Сама точка полюса приходится на бассейн «Южный полюс — Эйткен», самый большой (из известных сейчас) ударный кратер во всей Солнечной совокупности. Данный котлован глубиной 12 км и диаметром около 2500 км, появившийся при ударе огромного астероида либо кометы, обязан хранить на своем дне остатки материковой породы, выкинутой из скрытых под лунной корой глубин.
Майк Дьюк, бывший исследователь NASA, высказал предположение, что в том месте возможно будет отыскать пирогенные породы, появившиеся при ударе. Изучение этих камней окажет помощь ученым лучше осознать историю Луны.
Жизнь на негостеприимной Луне
Будущим жителям Луны необходимо будет противостоять множеству напастей, каковые непрерывно сыплются на беспомощную, израненную поверхность спутника отечественной планеты. Прибыв на Луну, команда колонистов выгрузит герметические жилые модули, в которых должно поддерживаться обычное давление. Быть может, эти модули будут напоминать жилой модуль Интернациональной космической станции.
А возможно, жилые помещения будут надувными, изготовленными из прочной ткани наподобие кевлара. Для защиты от космического излучения и микрометеоритов первопроходцам необходимо прятать собственные жилища в траншеях либо присыпать их лунным грунтом, строя собственного рода землянки.
Потому, что у Луны, в отличие от Почвы либо Марса, нет ни атмосферы, ни магнитного поля, колонистов нет ничего, что сможет обезопасисть от смертельного протонного дождя, что поливает Луну при солнечных вспышках, — так что иногда они будут вынуждены скрываться в собственных убежищах. Было бы весьма здорово, если бы удалось отыскать какую-нибудь достаточно просторную пещеру для размещения всего жилищного хозяйства.
Для изучения лунной поверхности потребуется более добротный скафандр, чем те, в которых космонавты трудились в 2001 году, монтируя на орбите МКС. Тот костюмчик самую малость жал в талии, так что вряд ли в нем было бы комфортно ходить либо наклоняться. Стеклопластиковая бочка вместо туловища с громоздким ранцем жизнеобеспечения была вдобавок непомерно тяжелой. Ветхие скафандры, оставшиеся от экспедиции Apollo, также обстановку не спасут, трудиться в них — подлинная мука.
В талии и коленях они практически «стоят колом», так что кроме того за лежащим на земле камушком в них практически нереально.
Дин Эпплер, научный сотрудник компании Science Applications International в Хьюстоне, совершил многие много часов в прототипах скафандров, стараясь распознать и исправить не сильный места этих конструкций. «Работы над лунным скафандром еще не закончены, — говорит Эпплер, — но уже на данный момент видно, что если сравнивать с костюмами программы Apollo новый костюм будет более эластичным, лучше приспособленным для ходьбы, наклонов, манипуляций с лежащими на земле предметами. Перемещения в нем будут более естественными». Более легкое электронное оборудование и усовершенствованные совокупности жизнеобеспечения разрешат сократить массу всего костюма 70−90 кг (при лунной гравитации это будет подобно земной нагрузке в 10−15 кг).
Будущим исследователям потребуется кроме этого усовершенствованная модель лунохода, такая, дабы до полной разрядки его серебряно-цинковых батарей пара космонавтов имела возможность на нем проехать хотя бы километров шестьдесят. На новом луноходе возможно будет применять перезаряжаемые от Солнца батареи либо же водородно-кислородные топливные элементы.
И скафандры, и механизмы будут функционировать в окружении лунной пыли — эта агрессивная среда, складывающаяся из жёстких частиц с острыми гранями, легко гибельна для всех сальников, уплотнений и подшипников. Чтобы пыль не просочилась вовнутрь самых ответственных механизмов, инженеры предполагают применять разные фильтры и другие изощренные средства защиты. Тэйлор занимается кроме этого разработкой устройства, которое посредством микроволнового действия имело возможность бы превращать пыльный лунный грунт в жёсткое покрытие посадочных площадок и дорог.
Транспортные рейсы между Луной и Землёй — предприятие очень дорогостоящее, так что лунным колонистам необходимо стремиться к предельно действенной утилизации всех отходов. Чтобы жидкие отходы, включая и мочу, возможно было опять перевоплотить в пресную воду, созданы новые очистные устройства, каковые сперва пройдут опробование на интернациональной станции МКС. Двуокись углерода будет улавливаться посредством поглотителей.
Самые важные ставки делаются на применение лунных оранжерей и теплиц. На космической станции уже пробовали в качестве опыта выращивать растения, но ни при каких обстоятельствах — в масштабах, разрешающих приобретать ощутимые количества кислорода либо пищи. Стабильное умеренное освещение, характерное для лунных полюсов, было бы совершенным для выращивания растений в оранжерейных условиях.
Крис Браун, доктор наук ботаники из Университета Северной Каролины, командует целой группой практиков, каковые отрабатывают удобные для лунных условий методы выращивания картофеля, зерновых и сои.
«Жизнь на Земле неразрывно связана с фотосинтезом и растениями, — говорит Браун. — Подобная же совокупность предоставит нам средства для колонизации вторых миров». Ярко освещенная оранжерея, выстроенная в Антарктиде на американской станции Амундсен-Скотт, — любимое место для тех, кому доводится зимовать рядом от Южного полюса. На протяжении шестимесячной полярной ночи она дает мокрый воздушное пространство, отдохновение и свежую пищу для глаз.
Подобная оранжерея плюс, очевидно, радио- и видеосвязь с Почвой должны послужить психотерапевтической опорой для лунных колонистов, живущих в сотнях тысяч километров от дома.
Громадье замыслов и скупость бюджета
Конгресс одобрил замыслы NASA по освоению Луны, но денег на данный проект выделил столько, что он вряд ли скоро сдвинется с места. На первом замысле до тех пор пока корабль и космическая станция Orion, так что вопросы строительства лунной колонии, космические оранжереи, ядерные электростанции, модернизированные совокупности жизнеобеспечения, лунные вездеходы, прототипы новой робототехники — все это остается в тени. Никто не гарантирует, что и в будущем конгресс одобрит узловые проекты NASA — тяжелый грузовой корабль Ares и лунный модуль для корабля Orion.
Похоже, все упирается как раз в деньги. «Мы уже знаем, как необходимо исследовать на Луне, — говорит геолог Харрисон Х. Шмит, участник экспедиции Apollo 17. — на данный момент мы значительно лучше подготовлены к этому пути, чем путешественники прошлого, осваивавшие неизвестные почвы. Нам легко нужно возвратиться на Луну».
Об отправке на Марс пилотируемой миссии просматривайте на сайте особого проекта издания: «Отечественный Марс».
Экспертное вывод
- Том Вулф
Том Вулф, создатель книги The Right Stuff («Битва за космос»)
Цель данной космической программы вовсе не в том, дабы закрепить отечественное превосходство в космосе. Пришло время строить мост к звездам, и нужно успеть, пока не погаснет отечественное Солнце. Как нам до тех пор пока что известно, Homo loquax (человек говорящий), либо Homo sapiens (человек разумный), есть единственным разумным существом во всей Вселенной.
И если он не успеет выстроить для себя данный спасительный мост, Вселенная осиротеет.
Берт Рутан, конструктор космического корабля SpaceShipOne
В ближайшие 15 лет мы станем свидетелями того, как тысячи людей будут забавы для выполнять суборбитальные прогулки. Лишь одна совокупность SS2, созданная в моей компании, способна до 2024 года прокатить в космос 100 000 человек. В случае если это дело окажется прибыльным, к 2035 году на орбите может побывать 20 000 человек, а к 2050 году на тысячи отправится счет побывавших на Луне.
В свое время программа Apollo взяла путевку в судьбу благодаря отважному ответу отечественных правительства. В случае если на данный момент у нас хватит отваги на такое же ответ, отечественные внуки будут хозяйничать в колониях на вторых планетах.
Майкл Гриффин, начальник NASA
На Луне людям откроются новые возможности для развития науки в разных направлениях с применением широкого арсенала техники — от громадных радиотелескопов до приемников космического излучения. Помимо этого, еще до экспедиции на Марс мы обучимся жить и трудиться на поверхности чужой планеты. Это жизненно нужно.
На протяжении первой экспедиции на Марс космонавты совершат три года далеко от отчизны. До сих пор отечественное нахождение на чужой планете ограничивалось всего лишь тремя днями, так что перед тем как броситься бежать, необходимо хотя бы подучиться ходить.
Новая лунная база
Жилая территория
Поселиться оптимальнее прямо на гребне кратера, так, дабы свет непрерывно падал на солнечные батареи. Для жилья подойдут надувные обитаемые модули — легкие и эргономичные в перевозке. Их возможно усовершенствовать, изготовив из таковой ткани, которая затвердевает под действием ультрафиолетового излучения, а этого излучения на Луне — в избытке.
Еще одно разумное ответ — заглубить жилые постройки в реголит — пылеобразный лунный грунт. Такие землянки решат сходу две цели — защитят первопроходцев от смертельно страшных солнечных вспышек и окажут помощь уравновесить внутреннее давление на стены жилища.
Территория наблюдений
На этом месте будут размещены оптические и радиотелескопы для поиска новых экзосолнечных планет. Планируется кроме этого установить и ультрафиолетовый телескоп: благодаря вращению Луны с его помощью возможно было бы вести поиск планет, аналогичных Почва. Всю территорию наблюдений нужно обезопасисть от доносящихся с Почвы радиошумов и от электромагнитного фона, порожденного совокупностями связи в самой лунной колонии.
Добыча нужных ископаемых
Доставка грузов с Земли на Луну обходится приблизительно в $50 000 за 1 кг. При таких расходах мы будем вынуждены все, что лишь возможно, добывать и создавать прямо на месте. На внутренней территории кратера возможно добывать кислород изо льда, занесенного на Луну кометами либо астероидами.
Снимая с поверхности Луны слой реголита, возможно приобретать азот для растениеводства, кальций для производства цемента и очищенный от водорода кремний — из для того чтобы материала возможно изготавливать стекло и керамику, превосходящие по качеству подобные материалы земного происхождения. В лунном грунте находятся кроме этого титан, алюминий и железо.
Посадочная площадка
При каждой посадке и каждом взлёте космические аппараты вздымают над Луной облака пыли. Чтобы обезопасисть от песка и пыли прочие службы и жилую зону, космодром следовало бы расположить поодаль, на меньшей высоте. Лунный посадочный модуль будет выполнять регулярные пассажирские рейсы между перевалочной станцией и поверхностью Луны, обращающейся на окололунной орбите.
Вот они, роботы
- New Horizons
James Webb
Kepler
Lunar Reconnaissance Orbiter
Phoenix
Отыщем в памяти шумиху около Интернациональной космической станции, около флотилии челноков, а сейчас и около проекта Orion, нового пилотируемого корабля. Неизменно полеты судов с людьми на борту вызывали громадной ажиотаж и съедали практически целый бюджет NASA. Беспилотные экспедиции, завлекая меньше внимания, делают львиную долю научной работы.
Но, и на их долю выпадают звездные часы — вот, например, рождение новой звезды, отснятое телескопом Hubble, либо съемка его лун и Сатурна, сделанная с зонда Cassini. Тут обрисовано пять космических судов, каковые будут продолжать собственную крайне важную работу — углубляться в тайны мироздания, изучить дальние углы Нашей системы. Кто знает, может, как раз им удастся первыми найти жизнь в других мирах.
Зонд New Horizons
Запущен в сторону Плутона в прошедшем сезоне. Разогнан до рекордной скорости 58 000 км/ч, в феврале еще прибавил скорости благодаря гравитационному маневру около Юпитера. Данный зонд обязан пролететь мимо карликовой планеты в 2015 году.
По окончании того как будут совершены первые в истории подробные изучения Плутона и его спутников, зонд умчится в сторону пояса Койпера, территории ледяных обломков, скопившихся на границе Нашей системы.
Космический телескоп James Webb
В 2013 году французская ракета-носитель Ariane выведет на орбиту телескоп нового поколения ценой в $4,5 млрд. Его главное зеркало, складывающееся из 18 сегментов, будет в семь раза больше, чем подобная подробность у телескопа Hubble. Аппарат будет выведен в точку Лагранжа (гравитационного равновесия).
Оттуда он сможет разыскивать первые галактики, появившиеся по окончании Громадного взрыва.
Kepler
Данный аппарат планируется запустить в июне 2008 года. Его широкоугольный телескоп в течение 4−6 лет будет искать среди 100 000 звезд за пределами Нашей системы маленькие, как Почва, планеты, каковые имели возможность бы являться приютом для жизни.
Lunar Reconnaissance Orbiter
В будущем году к Луне отправится особый зонд, что обязан обращаться по окололунной орбите приблизительно в 50 км над ее поверхностью. Его цель — создать трехмерную карту лунного ландшафта, искать следы льда, измерять уровень радиации и т. п., другими словами вести работы по подготовке для постройки лунной базы.
Phoenix
В будущем мае он обязан приземлиться на Марс в районе его полярного круга. Собственными механическими лапами он будет копать траншеи метровой глубины, а вынутый оттуда грунт будет разбирать в двух лабораториях прямо у себя на борту.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№60, октябрь 2007).
<
h4>