Перспективы России в освоении Луны и Марса

Содержание
[-]

***

Лунная прагматика в условиях неопределенности 

Не секрет, что и у США, и у России в последние годы наблюдается кризис целей в пилотируемой космонавтике. У России мало денег, у США финансирование много основательнее, тем не менее планы часто меняются у обеих космических держав.

Причина здесь прежде всего в закономерности, согласно которой развитие крупных технических проектов в XIX–XX веках, начиная от «безумной» идеи через научные расчеты, инженерные разработки и, наконец, полномасштабное промышленное освоение, имело цикл около 140 лет. И на рубеже ХХ–XXI веков первый цикл космонавтики завершился (возможно, сведением с орбиты орбитального комплекса «Мир»). Отсюда – основная причина объективной неопределенности.

Далее идет инерционное развитие с постепенным совершенствованием космической техники, а впереди – бифуркация, после которой пути разойдутся и помимо инерционной траектории появится новая, обеспечивающая качественный скачок в развитии космонавтики. Этот скачок сейчас зреет в научных лабораториях, и та страна, которая первой поймет, где лежит ключ к будущему космонавтики, станет новым космическим лидером.

Инерционная траектория – отнюдь не отжившие технические решения. И Китаю, Индии, Европейскому космическому агентству придется пойти этим путем, потому что перепрыгнуть несколько «классов» в «космической школе» нельзя, надо пройти их самостоятельно.

В США принципиальная неопределенность ситуации проявляется через решения сменяющих друг друга президентов. То возвращаемся на Луну, то летим на Марс (Луна – пройденный этап), то – отложим пока Марс, высаживаемся на астероид. Потом – новая программа: вместо полета на астероиде по его орбите экспедиция к астероиду, который предварительно будет отбуксирован автоматическим космическим аппаратом на лунную орбиту.

Сейчас в планах – окололунная станция, ранее известная как Deep Space Gateway, а теперь переименована в «Лунную орбитальную платформу» (LOP-G, Lunar Orbiting Platform – Gateway). Она будет состоять из четырех модулей: двигательно-энергетического, жилого модуля, шлюзового и рабочего. В этой программе далеко не все пока определено. В перспективе станция должна стать базой для отправки космических аппаратов и людей к Марсу, а до этого, возможно, перевалочным пунктом для возобновления полетов на поверхность Луны. По крайней мере так проект обосновывается.

Но заметим, что есть и серьезная экономическая причина выбора Луны как ближайшей цели: только она может оправдать затраты на затянувшуюся разработку сверхтяжелой ракеты-носителя SLS (Space Launch System) и корабля Orion, созданием которых заняты компании Boeing и Lockheed Martin. Россия, чтобы не отставать, следует за США в кильватерном строю, но, поскольку денег все меньше, в изменяющуюся программу постоянно вносятся новые поправки.

Никто не гарантирует, что следующая президентская администрация в США не захочет вновь пересмотреть космическую политику. А пока остается движение вперед. В общем-то, и без всяких технологических циклов понятно, что людям пора двигаться за пределы низкой околоземной орбиты.

Станция будет находиться в точке Лагранжа. Что это за точка? В системе гравитационно взаимодействующих двух тел это позиция, где силы их притяжения уравновешиваются. Это означает, что станция будет находиться в стабильном состоянии и затрат топлива на регулярную корректировку орбиты не потребуется. Гало-орбита (трехмерная орбита вокруг точки Лагранжа) пролегает на значительных дистанциях вокруг Луны: американская станция сможет пролетать на высоте 2 тыс. км над северным полюсом Луны и на высоте 75 тыс. км над южным.

Посмотрим плюсы и минусы окололунной станции. Астронавты смогут изучать скрытую с Земли обратную сторону Луны. Но станция находится достаточно далеко от Луны, так что прямое наблюдение затруднено. Стабильность ориентации станции будет поддерживаться с точностью до смещения траектории Лиссажу, что будет сказываться на качестве астрономических исследований. Атмосфера не будет мешать им. Обзор значительно менее ограничен, чем на поверхности Луны, однако прямое наблюдение Луны затруднено. Телескоп только небольшую часть времени закрыт (защищен) от Земли Луной, в остальное время есть возможность сбрасывать данные на Землю.

Ограничены габариты астрономической аппаратуры, доставляемой на станцию. Апертура, определяющая угловое разрешение, невелика. Наведение и ориентация телескопа затратны по энергии и рабочему телу. Затратно и охлаждение телескопов (например, гелием). Внутренние помехи станции могут мешать работе радиотелескопа.

А самое главное – высокий уровень радиации не позволит астронавтам долго находиться на станции. Точка расположения станции выходит из земной тени в область полутени, так что солнечная радиация будет действовать всерьез. Экипажи должны будут работать вахтовым методом. Никаких серьезных аппаратов на поверхность Луны со станции отправлять не придется. Это значительно удобнее и дешевле сделать с Земли. Словом, какого-то принципиального прорыва для изучения Луны ожидать не приходится.

Лунная база значительно более удобна с точки зрения возможности создания заглубленных убежищ. Твердая поверхность позволяет устойчиво зафиксировать телескоп с большим диаметром. Холодные телескопы можно устанавливать в кратерах. Но со всех точек зрения гораздо выгоднее разместить телескоп на околоземной орбите, как «Хаббл».

Нужно ли России участвовать в проекте окололунной станции?

В прошлом году Роскосмос заявил, что Россия будет участвовать в этой программе только на равноправных началах. Но не надо забывать, что в отличие от Международной космической станции здесь речь идет об американском комплексе, хотя и с международным участием. Поэтому о первых ролях можно не мечтать. Главный недостаток российских космических программ состоит в том, что они ежегодно меняются, секвестируются и не выполняются.

Таким образом, участие России в американской программе даст нам возможность, даже выполняя второстепенные функции, продолжать создание космической техники и осуществлять хотя бы редкие космические полеты. Отмена визита руководителя Роскосмоса в США может привести к тому, что Россия выйдет из переговоров по окололунной станции, а это не прибавит уверенности отечественной космической отрасли. Не говоря уже о том, что потеря последних рабочих связей в области пилотируемой космонавтики, которая до сих пор остается зоной, свободной от санкций, а следовательно, чуть ли не последней площадкой для не омраченных конфронтационной политикой контактов, чревата дальнейшим снижением стратегической стабильности.   

Автор: Юрий Батурин, летчик-космонавт России, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН.       

http://www.ng.ru/science/2019-01-22/10_7488_view.html

***

Прыгнуть на Марс, оттолкнувшись от Луны 

Ровно через месяц Роскосмос и Российская академия наук должны будут сформулировать лунную программу России и представить ее президенту России Владимиру Путину и правительству РФ. По крайней мере об этом заявлял глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин. «В течение трех месяцев Роскосмос и РАН сформируют общий план действий, единый замысел, распишем все по этапам, подчиним этой логике все работы по автоматическим космическим аппаратам, робототехнике и, конечно, СТК (сверхтяжелый ракетный комплекс. – «НГ-наука»). Это будет достойно того, чтобы представить президенту и правительству», – сообщил он 28 ноября 2018 года по итогам совместного заседания Научно-технического совета Роскосмоса и Совета по космосу РАН.

Судя по всему, один из главных принципов российской лунной программы – ее принципиальное отличие от соответствующей американской программы. «Мы не можем повторять то, что делают американцы, и не можем быть на вторых ролях. То есть Академия наук должна предложить Роскосмосу вариант, при котором лунная программа обеспечит России отдельную роль по транспортной системе и работе на поверхности в рамках научной станции», – подчеркнул тогда Дмитрий Рогозин.

Не будем сейчас погружаться в глубокий анализ слов главы Роскосмоса: к какой академии он обращается за лунной программой, если все научно-исследовательские институты сейчас принадлежат не РАН, а Министерству науки и высшей школы РФ? К Миннауки и обращайтесь…

Луна как марсианский полигон

В любом случае, нравится нам это или нет, лунные тренды сегодня задают именно США (и отчасти Китай). Выдумать – а главное – реализовать! – что-то свое, «национальное» в освоении Седьмого континента практически невозможно. Это – утопия.

Буквально в последние дни 2018 года глава Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) Джим Брайденстайн заявил, что американские астронавты смогут постоянно присутствовать на Луне примерно через 10 лет.

«В настоящий момент мы строим космическую станцию под названием Gateway, которая будет находиться на орбите Луны, – можете представить, с ее помощью у нас будет постоянное присутствие на орбите. Со станции мы хотели бы запускать посадочные устройства, которые перемещались бы к Луне и обратно», – пояснил Брайденстайн в интервью каналу Hill.TV.

При этом Брайденстайн отметил, что реализация этих планов позволит США позднее направить астронавтов на Марс. «Луна представляет собой некий полигон – с помощью него мы сможем уменьшить риски, испытать технологии, человеческую психологию, создать возможности для использования ресурсов с Луны, чтобы выжить на ее поверхности. После этого мы воспользуемся всеми этими возможностями на Марсе», – отметил директор NASA.

Это заявление было сделано в декабре прошлого года, после того как американский космический аппарат InSight впервые передал с Красной планеты на Землю аудиозапись марсианского ветра. Миссия зонда InSight рассчитана на два года.

Любопытно, что еще относительно недавно, в начале 2010 года, тогдашний президент США Барак Обама в своем послании «О положении страны» предложил отказаться от пилотируемой лунной программы и сделать акцент на исследовании Луны и планет автоматическими аппаратами.

Все это придает дополнительную интригу заявлению Рогозина: «Мы не можем повторять то, что делают американцы, и не можем быть на вторых ролях…» Что – сразу на Марс? На Венеру или какой-либо астероид?

«Да, это новое продвижение человека и человечества – на Луну и в дальний космос, и новая перспективная программа пилотируемых полетов для освоения Луны, а затем и Марса, – подчеркнул в беседе с «НГ» космонавт-испытатель (1989–1998), профессор, главный научный сотрудник Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН Сергей Кричевский, комментируя заявление главы NASA. – Но предстоит решить очень сложные проблемы, главные из них не экономические (хотя все это дорого) и не транспортно-логистические, а проблемы безопасности человека, космических экипажей при выполнении полетов на проектируемую окололунную станцию, пребывании на ее борту, затем и на Луне»

Напомним, Луна находится на расстоянии от Земли всего лишь в 385 тыс. км. Создание лунной базы оценивается в 110–140 млрд долл., а экспедиция на Марс обойдется, по разным оценкам, в сумму от 300 до 500 млрд долл. «Для этого необходимы принципиально новые технологии обеспечения жизнедеятельности людей, защиты от радиационной опасности и от многих других рисков: токсичной лунной пыли, микрометеоритов и т.д., включая медико-биологические и экологические аспекты, в том числе и новые экологически чистые технологии, чтобы минимизировать негативное воздействие на окружающую среду Луны», – поясняет профессор Сергей Кричевский.

Возвращение на базу

Академик Борис Евсеевич Черток, редактор фундаментального тома «Космонавтика XXI века. Попытка прогноза развития до 2101 года» (М., 2011), отмечал: «В 1986 году Конгресс и президент США создали национальную комиссию по разработке перспективной космической программы на ближайшие 50 лет. Основной рекомендацией этой комиссии был призыв к созданию постоянной (обитаемой) базы на Луне в первом десятилетии XXI столетия.

Первая декада XXI века заканчивается, а строительство лунной базы американцами еще не начиналось. Пока объявлено, что корабли для лунной базы будут созданы до 2020 года. По моим личным оценкам, если США будут строить базу в одиночку, а они на это способны, то реальное начало возможно в 2015 году. На создание постоянно действующей лунной базы со штатом в 8–12 человек потребуется 8–10 лет. В лучшем случае такая база начнет функционировать в 2025 году».

Этот, 10-летней давности прогноз академика Бориса Чертока весьма близок к реализации. Судя по всему, всплеск активности в отношении лунных программ в ближайшее время будет только нарастать. И не только в США.

3 января китайский беспилотный аппарат «Чанъэ-4» мягко сел на обратной стороне Луны. Это первая космическая станция, прилунившаяся на малоизученную территорию земного спутника. На борту находится луноход. «Чанъэ-4» высадился в бассейне Эйткена в районе Южного полюса спутника Земли, являющегося крупнейшим из ударных кратеров в Солнечной системе. Надо отметить, что в полярных областях Луны с очень большой вероятностью имеется вода в виде льда. В перспективе это может стать одним из главных факторов создания в этих областях постоянно действующих обитаемых лунных баз. Неслучайно важная часть миссии китайской экспедиции – проверить, возможно ли создать в космическом аппарате замкнутую экосистему. С этой целью в герметичном контейнере «Чанъэ-4» отправлены яйца шелкопряда, семена картофеля и резуховидки Таля (растения семейства капустных). Ученые надеются проверить, смогут ли личинки вырабатывать углекислый газ, а растения – преобразовывать его в кислород с помощью фотосинтеза.

Таким образом, Китай планомерно продолжает реализацию своей лунной программы, официально утвержденной в 2004 году, – «Программа Чанъэ» в честь китайской богини Луны.

Концерн Airbus в партнерстве с Европейским космическим агентством, компанией Blue Origin и другими организациями объявил в октябре 2018 года конкурс Moon Race. «Конкурс Moon Race – это глобальная инициатива, основанная Airbus и международными партнерами с целью стимулировать активность вокруг исследования Луны и дать возможность продемонстрировать ключевые технологии, необходимые для ее устойчивого исследования, – отмечается на официальном сайте проекта. – Проект рассчитан на пять лет. Начало приема заявок и объявление подробностей о конкурсе назначено на начало 2019 года».

Япония еще в конце 2017 года обнародовала планы отправить своих астронавтов на Луну в составе пилотируемых миссий в 2020-х годах. Это может стать возможным благодаря вероятному участию страны в международной программе по строительству модульной среды обитания – Deep Space Gateway – на окололунной орбите. В качестве участника программы Япония могла бы предложить совместное создание кораблей, а также предоставить разработки местных ученых в области очистки воды и воздуха.

Кстати, о своем намерении подключиться к проекту Deep Space Gateway тогда же заявляло и руководство Роскосмоса. В структуре ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия» – головного российского предприятия по пилотируемой космической программе – осенью 2017 года был создан Центр исследований и разработки программ освоения Луны. Роскосмос формирование такой структуры счел тогда логичным шагом в контексте соглашения о создании окололунной посещаемой платформы Deep Space Gateway.

«Тем не менее лунная программа NASA является одним из самых продвинутых проектов среди других стран – претендентов на полеты к Луне», – считает доктор технических наук, главный научный сотрудник Центра подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина Борис Крючков. При этом, он подчеркивает, что «Российская лунная программа не должна быть повторением американских полетов 40-летней давности. Необходимо разработать свою долгосрочную концепцию освоения Луны исходя из национальных интересов страны».

Об этом же в конце прошлого года говорил и председатель научно-технического совета Роскосмоса Юрий Коптев. По его словам, в России появится новая космическая госпрограмма по освоению Луны. «Изначально планировалось, что она будет по сверхтяжелой ракете. Но все понимают, что ограничиваться одной ракетой неправильно. Это должна быть отдельная космическая госпрограмма», – уверен Юрий Коптев.

Лунный консенсус

Пожалуй, можно говорить о некоем консенсусе, достигнутом политическим руководством страны в отношении отечественной программы исследований и освоения Луны. Но консенсус этот – пока как облачко пара: в любой момент может растаять, испариться. Такое уже бывало…

В январе 2015 года экспертный совет, созванный по поручению Дмитрия Рогозина, тогда занимавшего должность вице-премьера правительства РФ, после рассмотрения проекта Федеральной космической программы на период 2016–2035 годов, пришел к выводу, что полеты к Луне экономически нецелесообразны. Причина – «для сверхтяжелого носителя с грузоподъемностью 80–90 т невозможно найти коммерческих нагрузок. Носитель подобной размерности будет стартовать в лучшем случае два раза в год. Из-за необходимости поддерживать инфраструктуру, производственные мощности, коллективы накладные расходы сделают сверхтяжелый носитель очень дорогим».

В июле 2015 года тот же Дмитрий Рогозин призывал не тратиться на экспедиции к Луне и Марсу в связи с экономическим кризисом в России, невзирая на космические амбиции: «Мы сейчас не можем себе позволить за счет амбиций, пусть даже и космических, космическим образом подорвать экономические интересы страны. Мы сейчас в сложном положении находимся. Нам надо деньги беречь и вкладывать рубль так, чтобы он приносил больше чем рубль».

Но уже в октябре 2018 года Рогозин на встрече с Джимом Брайденстайном обсуждал возможность строительства научной станции на Луне совместно с США и странами БРИКС. А 10 января нынешнего года глава Роскосмоса сообщил: «Мы приняли решение восстановить лунную программу. В 2021 году мы направляем первый космический аппарат на Луну. Следующие аппараты – «Луна-26» и «Луна-27» полетят соответственно в 2023 и 2024 годах… Это будет в том числе отработка технологий посадки и взлета с лунной поверхности». Однако и это пока еще только слова.

Директор Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, член-корреспондент РАН Юрий Костицын после совещания 28 ноября 2018 года подчеркнул в интервью агентству РИА Новости: «Главный недостаток лунной программы, которую обсудили специалисты РАН и Роскосмоса в том, что ее практически нет, а существующие планы год за годом не выполняются. На заседании была представлена концепция того, что ученые могут предложить в вопросе исследования и освоения Луны. Но программа – это книга, в которой прописан каждый шаг ее реализации и обозначена стоимость. Пока то, что было обсуждено на заседании, не программа, а ее разрозненные части. Однако предложение такой концепции и стремление к ее реализации полезно для России и мира в целом».

Мало того, похоже, что главным преткновением для разработчиков российской лунной программы будет сформулировать цели нашего присутствия на Луне и/или на ее орбите. Понятно, дай ученым волю и соответствующее финансирование – они найдут что поисследовать! (Одного известного биолога, специалиста по нематодам, однажды спросили: не скучно ли ему всю жизнь изучать дождевых червей? На что уважаемый профессор ответил: «Ну что вы! Червяк такой длинный, а жизнь такая короткая!»)

Вот и Юрий Костицын напоминает: «На данный момент с Луны взят грунт из девяти точек на ее поверхности – в трех из них еще в 1970-е годы побывали наши исследовательские аппараты, в шести – миссии в рамках программы «Аполлон» США в 1969–1972 годах. Но этих образцов для полного представления о составе и эволюции пород Луны мало.

В научном сообществе давно ведутся разговоры о том, чтобы послать на Луну именно пилотируемую миссию, но, несмотря на то что она была включена в Федеральную космическую программу, мы пока совершенно не готовы к этим полетам. Сегодня этот вопрос прорабатывается в проектах, ведутся расчеты, создаются экспериментальные модули, но все еще очень далеко от реализации…

Сейчас этот вопрос выглядит более чем фантастически. Но такая база при условии успешного освоения нами Луны нужна. Там можно было бы собирать тяжелые корабли для полетов на Марс и орбитальные станции – это более реально сделать на Луне из-за ее меньшей, чем у Земли, гравитации».

И все-таки в лунной теме назревает как минимум «пузырь». Обратимся еще раз к исследованию «Космонавтика XXI века». Один из прогнозов, касающийся освоения Луны, выглядит так:

«После 2025 года к Луне могут начаться регулярные пилотируемые полеты с последующей сборкой на орбите вокруг нее орбитальной станции типа «мини-МКС», на которой смогут длительное время работать космонавты и астронавты от стран – участников программы. С ее помощью в четвертом десятилетии будет построен прообраз первой международной обитаемой базы на Луне (наподобие первого модуля МКС). Beроятно, что она будет представлять собой несколько спущенных на поверхность герметичных модулей с системой жизнеобеспечения, связанных друг с другом. В них можно будет проводить принципиально новые научные эксперименты, находясь уже не в условиях невесомости, а при пониженной гравитации.

Очевидно, что выбор места строительства первой базы будет связан с районом, в котором обнаружат залежи воды в кратерах или под поверхностным слоем реголита. Исследования Луны на наличие таких потенциальных с точки зрения создания поселений мест – как с помощью орбитальных аппаратов, так и с помощью луноходов – начнется задолго до возвращения человека на Луну.

Во второй половине века лунная база будет «прирастать» новыми модулями, и к концу XXI века превратится в большую научную лабораторию. Начнутся первые работы по промышленному освоению Луны, в частности по добыче гелия-3. К тому времени могут уже появиться гелиевые (термоядерные. – «НГ-наука») реакторы и технологии превращения этого изотопа, которым богата Луна, в топливо будущего. Это будет означать, что освоение Луны станет экономически выгодным и начнет приносить прибыль компаниям, которые первыми освоят зарождающийся рынок»...

Удивительно, но между этим прогнозом и заявлением главы NASA Джима Брайденстайна – ровно 10 лет. Что называется, найдите 10 отличий.  

Автор: Андрей Ваганов, oтветственный редактор приложения " НГ-Наука "

http://www.ng.ru/science/2019-01-22/9_7488_mars.html


Об авторе
[-]

Автор: Юрий Батурин, Андрей Ваганов

Источник: ng.ru

Добавил:   venjamin.tolstonog


Дата публикации: 03.02.2019. Просмотров: 364

Комментарии
[-]

Комментарии не добавлены

Ваши данные: *  
Имя:

Комментарий: *  
Прикрепить файл  
 


zagluwka
advanced
Отправить
На главную
Beta