9 марта Россия и Китай подписали меморандум о сотрудничестве в области создания Международной научной лунной станции.
"В рамках проекта Россия и Китай, используя свой опыт в области космической науки, создания и использования космической техники и космических технологий, будут вести тесное взаимодействие при планировании, обосновании, проектировании, разработке, реализации, эксплуатации проекта по созданию МНЛС, включая его презентацию мировому космическому сообществу", - говорится в сообщении Роскосмоса.
Практически не может быть сомнений в том, что российско-китайский проект является ответом на американо-европейский (плюс Япония, Австралия и ОАЭ) проект "Артемида", итоговой целью которого также являет создание лунной базы.
Иными словами, мы стоим на пороге новой лунной гонки – причём в формате, на удивление напоминающем аналогичную кампанию времён Холодной войны. Впрочем, есть и существенные различия между тогдашней и нынешней ситуации – в первую очередь, в научно-технической сфере.
Американка "Артемида" - наследница "Аполлона"
О "возвращении на Луну" в США время от времени поговаривали уже давно, однако в 2019 году разговоры наконец-то обрели конкретику: теперь уже бывший президент США Дональд Трамп официально поручил НАСА организовать новый полёт астронавтов на Луну, что должно стать первым посещением Луны человеком с 1972 года, когда состоялась последняя, шестая высадка на спутник Земли в рамках миссии "Аполлон-17".
Эскиз космического корабля "Орион", лететь на Луну американцы хотят именно на таком
Программа "Артемида" разделена на 10 этапов: к примеру, высадка на Луне запланирована на 2024 год – к 55-летию годовщины первой высадки на Луну в рамках миссии "Аполлон-11" в 1969-м. Далее в планах – создание космической станции на орбите Луны, а к 2028 году – и постоянной станции на поверхности спутника Земли со сроком службы в 15 лет.
Звучит амбициозно, но удастся ли выполнить данную программу?
Так, непросто складывается судьба ракеты-носителя, которую планируют использовать в данном проекте. Новая сверхтяжёлая ракета SLS разрабатывается Boeing с 2011 года.
Первый беспилотный запуск был изначально назначен на 2017 год, потом его перенесли на 2019, 2020 и, наконец, на конец 2021-го. Именно эта дата считается "рабочей" на сегодняшний день, но существуют сомнения в том, что полёт всё-таки состоится.
Американская ракета-носитель SLS
Так, огневые испытания двигателей ракеты в январе 2021 пришлось прервать из-за нарушений параметров безопасности: вместо нормативных восьми минут двигатель проработал лишь 67 секунд. Впоследствии были выявлены неполадки в работе клапанов, которые планировали к 26 февраля устранить и провести новые испытания. Увы, в срок не успели. Сейчас на дворе март, а о новой дате пока не объявляется.
Ещё одним слабым местом проекта является его политический аспект. И "Артемида", и её предшественник, программа "Созвездие", были инициативой президентов-республиканцев Трампа и Буша. Причём сменивший Буша в Белом Доме "демократ" Барак Обама программу "Созвездие" просто-напросто закрыл.
С "Артемидой" такого вроде бы произойти не должно: новый президент США Джо Байден заявил, что поддерживает реализацию программы.
Однако одной поддержки в таких вещах мало: освоение космоса требует колоссальных инвестиций и будет ли финансирование лунной гонки приоритетом администрации Байдена, особенно в непростые коронавирусные времена пока непонятно.
Российско-китайские амбиции
Как сообщает "Роскосмос" российско-китайская научная лунная станция будет представлять собой комплекс экспериментально-исследовательских средств на поверхности и/или на орбите Луны. Она предназначена для проведения научно-исследовательских работ, включая исследование и использование Луны, лунные наблюдения, исследовательские эксперименты и проверку технологий с возможностью длительной беспилотной эксплуатации с перспективой присутствия человека на Луне.
К настоящему времени уже подписаны соглашение между "Роскосмосом" и КНКА о сотрудничестве по координации российской миссии с орбитальным космическим аппаратом "Луна-Ресурс-1" и китайской миссии исследования полярной области Луны "Чанъэ-7".
Формально российская лунная программа была озвучена ещё раньше американской – в 2018 году. Она предполагала полёт на орбиту Луны и в 2026-м, посадку в 2030-м, создание орбитальной станции и группировки искусственных спутников навигации и связи в районе 2035-го и создание базы – к 2040-му.
Иными словами, если планы участников лунной гонки будут реализованы в срок, то российская лунная база начнёт работу тогда, когда срок функционирования американской будет уже подходить к концу. Сейчас сроки немного сместились, и не в сторону ускорения программы.
Так, глава "Роскосмоса" Рогозин на своём канале в Телеграм 6 марта сообщил, что пилотируемый облёт Луны запланирован на 2028-й (вместо 2026-го), хотя высадка россиян на Луну вроде бы запланирована на всё тот же 2030-й.
Российский корабль "Орёл", эскиз
Ключевая проблема – отсутствие у России сверхтяжёлой ракеты-носителя (подробнее о "ракетной" проблематике Роскосмоса мы писали в материале Как Россия и США разворачивают битву за космос). Аналог американской SLS, ракета "Енисей", пока существует только на бумаге.
Точнее, в полном смысле этого слова её нет даже там: завершить проектирование "Енисея" планируют в 2021-м, а физический запуск запланирован аж на 2028-й – напомним, американцы к этому моменту уже собираются осваиваться на своей новой лунной базе.
Немногим раньше, в 2027-м, должен состояться первый полёт российского "недосверхтяжа", "Ангары А5В", посредством которой можно будет осуществить первые испытательные полёты в рамках лунной миссии (но не сами полёты на Луну!).
Китайская супертяжелая ракета Чжанчжен-9
У китайских партнёров России ситуация, к слову, в этом плане сходная: китайский "супертяж" "Чжанчжен-9" собираются закончить к 2027 году.
Правда, у России есть два козыря в рукаве.
Во-первых, это не имеющий аналогов в мире опыт по созданию модулей для долговременного пребывания в космосе: та же Международная космическая станция, к примеру, построена вокруг собранного в России орбитального модуля "Заря".
Во-вторых, это проект трансорбитального буксира "Нуклон" на ядерной тяге, который в теории может удешевить доставку грузов от Земли к Луне и облегчить процесс создания как орбитальной, так и поверхностной лунных баз.
И это немаловажный момент.
Для сравнения, для поддержания работы Международной космической станции к ней ежегодно нужно отправлять порядка 5-10 грузовых кораблей (не считая полётов, целью которых являются доставка и отправка обратно на Землю членов экипажа).
При стоимости старта одной американской ракеты SLS в пределах 0,8-1,6 миллиарда долларов США, понятно, что проект выйдет, мягко говоря, недешёвым.
Откуда следует естественный вопрос: ради чего, собственно, сверхдержавы идут на подобные расходы?
Зачем нужна база на Луне?
Вопрос целесообразности создания лунной базы – далеко не праздный. Ведь на это будут потрачены очень большие деньги, и поэтому хотелось бы знать, что мы получим взамен?
К примеру, коммерческий космический туризм, который представляется одним из наиболее очевидных способов заработка на освоении Луны, вряд ли позволить окупить сколь угодно серьёзную часть затрат на проект – даже по самым оптимистичным оценкам, он сможет стать лишь небольшим подспорьем в деле финансирования проекта.
В первую очередь создание лунной базы – это "вещь в себе", где ценностью является сам результат.
Проще говоря, для создания лунной базы нам придётся решить множество технических и технологических задач, разработать и внедрить целый ряд прогрессивных технологий (робототехника, энергетика, материаловедение и т.п.), каждая из которых может иметь также применение в других сферах.
А лунная программа – это просто обёртка, объединяющая цель для работы целых кластеров учёных, инженеров и высокотехнологичных предприятий.
Второе – это очевидный вопрос политического престижа и статуса передовой научной державы.
В этом смысле Вторая лунная гонка мало отличается от первой, имевшей место в годы Холодной войны. Тогда покорение Луны также не имело существенного практического смысла, и после того, как американцы "поставили галочку" в этом вопросе, проект был быстро свёрнут, причём как в США (которые уже стали первыми и не видели смысла дальше тратиться), так и в СССР (для которого приход к финишу гонки вторым из двух участников выглядел недостаточно привлекательной целью).
Сегодня в условиях, когда международная обстановка на Земле до боли напоминает вторую серию той самой Холодной войны, причём практически с теми же участниками в главных ролях, логично было бы ожидать повторения космических соревнований 60-х годов в том или ином виде, и мы действительно наблюдаем это.
Но есть ли непосредственная польза от создания лунной базы вне общенаучного и политического контекста?
"Космодром подскока"
Одной из возможных целей строительства лунной базы может быть создание "пересадочной станции", с которой в будущем будут отправляться экспедиции к другим планетам – например, Марсу или Венере.
Действительно, вторая космическая скорость (то есть скорость, которую нужно придать кораблю, чтобы он покинул окрестности небесного тела) для Луны составляет всего 2,4 километра в секунду против 11,2 километра в секунду для Земли. По сути это означает, что стартующий от Луны к Марсу космический корабль затратит на разгон до второй космической скорости в 22 раза меньше топлива, чем если бы он стартовал с Земли.
При этом если в качестве топлива этот корабль будет использовать водород, а в качестве окислителя – кислород, то эти компоненты, по всей видимости, можно будет добыть непосредственно на Луне, где они, по всей видимости, имеется в достаточно существенных количествах в районе полюсов.
Подобный проект имеется у США: в 2017 году был предложен и принят к реализации проект создания так называемой Лунной орбитальной платформы-шлюза (Lunar Orbital Platform-Gateway, она же Deep Space Gateway). Правда, как следует из названия, "космодром подскока" по американскому проекту должен располагаться на орбите нашего спутника. Однако критики проекта указывают, что создание данной станции на поверхности Луны было бы более целесообразным ввиду относительно меньших расходов на содержание объекта. Кроме того, решение задачи по производству топлива из лунной воды немыслимо без создания наземной инфраструктуры.
В любом случае, данная концепция является одной из наиболее перспективных практических целей для создания постоянных баз на Луне, и входит в перечень основных целей как российской, так и американской лунных программ.
Добыча полезных ископаемых
В научной фантастике существование постоянных космических баз, в том числе и на Луне, объясняется в основном необходимостью добычи неких ценных полезных ископаемых. Правда, с учётом себестоимости такой добычи эти ископаемые определённо должны быть достаточно ценными, а, кроме того, они должны отсутствовать на Земле – либо же их добыча на нашей планете должна быть ещё более дорогостоящей.
Пока неясно, существуют ли подобные ископаемые на Луне. Точнее, кое-что необычное там и правда есть: вообще не встречающийся на Земле изотоп гелий-3 – "лёгкий гелий", каждый атом которого состоит из 2 протонов и 1 нейтрона вместо двух протонов и двух нейтронов у обычного гелия-4.
На Земле гелий-3 можно производить только искусственно, причём стоимость производства 1 килограмма оценивается примерно в 20 миллионов долларов США. Добыча и доставка гелия-3 с Луны может оказаться существенно дешевле, а если учесть, что оценочные запасы гелия-3 на Луне составляют по крайней мере 500 000 тонн, затея может выглядеть весьма перспективной.
Проблема в том, что пока гелий-3 нам особенно-то и не нужен: сегодня он используется в некоторых приборах (например, счётчиках нейтронов), для производства термоядерного оружия, имеет ограниченное использование в медицине (магнитно-резонансной томографии) и в перспективе может применяться в сверхмощных криогенных устройствах.
Однако пока спрос на данное вещество небольшой, и измеряется сотнями граммов в год.
Потребности в гелии-3 могут существенно увеличиться по мере развития технологий управляемого термоядерного синтеза (то есть, создания термоядерных электростанций).
Действительно, гелий-3 является существенно более перспективным термоядерным топливом, нежели водород и его изотопы, дейтерий и тритий. Последний представляет особенно большую проблему: тритий очень дорог (около 30 миллионов долларов за килограмм), кроме того, реакции с его использованием порождают мощное нейтронное излучение, что весьма неудобно. Замена трития добытым на Луне гелием-3 является весьма перспективным направлением термоядерной энергетики.
Увы, запускать такие реакции земные учёные пока не умеют: по самым оптимистическим оценкам это станет возможно лишь через 20-30 лет. Но как только это произойдёт, лунный гелий-3 станет одним из самых востребованных веществ на Земле, как в середине XX века это произошло с до той поры "бесполезным" ураном.
И к этому моменту нам, конечно, неплохо было бы овладеть технологиями его добычи, в том числе и на Луне.
Вообще же на Луне имеется довольно много полезных ископаемых, таких как железо, алюминий, титан и так далее. Правда, все их проще и дешевле добыть на Земле. Другое дело, что Луна пока исследована довольно слабо, и мы имеем лишь очень общие представления о том, что именно там есть и что ещё там может быть.
Разведка полезных ископаемых Луны является одной из целей российской лунной программы.
Лунная наука
Луна не имеет атмосферы и магнитного поля, и поэтому является уникальным местом для проведения широко спектра научных исследований – в первую очередь астрономических и физических. На Луне можно проводить недоступные нам сегодня исследования космической среды, нашего Солнца, других планет Солнечной системы и так далее. Кроме того, близкое изучение самой Луны может дать уникальные сведения об истории формирования Солнечной системы и самой Земли.
И кто знает, какие научные открытия будут лежать на другом конце цепочки исследований – и что они смогут принести нам в перспективе?
Правда, скептики утверждают, что большинство таких исследований может быть выполнено с помощью автоматических космических станций – вроде тех же орбитальных телескопов и других подобных устройств.
Как бы там ни было, первые лунные базы – что российско-китайская, что американо-европейская – в первую очередь будут, вероятно, именно научными лабораториями.
Луна послезавтра
В более отдалённом будущем возможны и другие практические цели колонизации Луны. Сегодня они могут выглядеть немного фантастично, но мало ли мы видели примеров того, как казавшееся нереальным ещё вчера сегодня становится полноправной частью нашей жизни?
К примеру, что вы скажете о проекте превращения Луны в гигантскую электростанцию? Мощные солнечные панели, расположенные вдоль экватора Луны, по оценкам смогут производить около 1 квадриллиона (миллиона миллиардов) ватт. Стоимость строительства такого комплекса оценивается примерно в 200 миллиардов долларов, тогда как стоимость строительства солнечных станций аналогичной мощности на Земле оценивается примерно в 9 триллионов долларов, а наземных атомных станций – около 6 миллиардов долларов.
Передавать выработанную таким образом энергию на Землю можно с помощью направленных электромагнитных пучков – скажем, мощных радиоволн или лазеров.
Правда, для этого нужно сначала построить на Луне мощные заводы по производству солнечных батарей преимущественно из местных материалов (чтобы сэкономить на их доставке с Земли). А это требует куда большей степени освоения спутника, чем та, о которой мы говорим сегодня.
Если же мы освоимся на Луне настолько, что сможем строить там заводы (и города с людьми, которые будут их обслуживать), то возможности открываются по-настоящему широкие. К примеру, на Луне будет целесообразно наладить производство искусственных спутников, которые затем будут запускаться на орбиту Земли – благодаря низкой гравитации Луны и высокой гравитации Земли, запуск такого спутника будет в сотни раз дешевле, чем вывод его на орбиту с земной поверхности.
Подводя итоги можно сказать, что освоение Луны и создание там постоянной обитаемой базы – задача не только амбициозная, но и перспективная, которая способна, повторяя знаменитые слова Нила Армстронга, стать гигантским скачком для всего человечества.
И если не слишком благоприятная международная обстановка на Земле мотивирует сверхдержавы на деле, а не на словах заняться решением этой задачи, то такое положение дел можно только приветствовать.