США боятся, что Россия и Китай лишат их баз и на Луне

«Высокая» инициатива

В середине апреля текущего года Разведывательное управление Министерства обороны США официально заявило, что в последующие 30 лет страна может утратить возможность использовать лунные природные богатства, так как Россия и Китай «лишат США преимущества, связанного с космосом».

Между тем американцы подсуетились с Луной уже больше года назад. В конце января 2021 года Управление перспективных программ Министерства обороны (DARPA) официально объявило о старте комплексной программы развития околоземного пространства и Луны как объектов производства. В целом программу, получившую несколько витиеватое название «Новое орбитальное и лунное производство, материалы и массово-эффективный дизайн» (NOM4D), на данном этапе планируют уложить в три 18-месячных периода.

«Видение NOM4D заключается в разработке базовых материалов, процессов и конструкций, необходимых для создания в космосе крупных, точных и устойчивых систем министерства обороны», - заявил руководитель программы Билл Картер.

Как бы ни прогрессировали в наши дни средства выведения, всё равно, массы выводимого каждый раз полезного груза уже недостаточно для создания орбитальных комплексов или запуска межпланетных автоматических аппаратов и кораблей по пилотируемым программам. Исходя из этого, DARPA, учитывая тот факт, что военно-космическая составляющая будет только расти, приняло решение о фрагментарном выводе в космос будущих орбитальных комплексов и летательных аппаратов. Дальнейшая сборка будет осуществляться уже в космосе.

«Большие по геометрическим размерам и весовым характеристикам конструкции, собранные на околоземной орбите, такие как антенны и солнечные панели, могут быть значительно более эффективными и потенциально более точными. Мы также изучим уникальные особенности местных ресурсов, которые можно получить на поверхности Луны применительно к будущим оборонным миссиям», - сказал Билл Картер. Что касается последней фразы американца, то к ней мы ещё вернёмся. Пока же отметим, что сегодня большинство спутников спроектированы максимально компактными, чтобы их можно было интегрировать с ракетами-носителями для последующего запуска. Но, собирая системы в космосе, можно создавать конструкции без ограничений по массе и размерам, которые накладываются носителями при запуске, что, как ожидают в США, резко повысит эффективность работы этих изделий в космосе.

С одной стороны, ничего нового DARPA не высказывает. Ведь ещё МКС собирали в космосе из готовых, произведённых на Земле модулей. С другой стороны, именно в этом - земном производстве и заключается принципиально новый подход к космической индустрии. Дело в том, что при изготовлении на Земле конструкций, предназначенных для вывода на орбиту, каждый из запускаемых элементов должен был вписываться в массо-габаритные характеристики, накладываемые ракетой-носителем, должен быть построен с достаточной прочностью, чтобы выдержать перегрузки и вибрации в ходе старта и вывода аппарата на орбиту, и долететь до стыковки с МКС в рабочем состоянии. Однако после завершения вывода модуля на орбиту излишний запас по прочности в околоземном пространстве уже не востребован.

Новая программа Пентагона предлагает не просто собирать модули, построенные на Земле, но и переместить производство с Земли, чтобы создавать в околоземном пространстве и на Луне большие по массо-габаритным характеристикам конструкции, которые смогут адаптироваться к изменениям окружающей среды или программы того или иного полёта.

Пентхаус с видом на Землю

Не будем забывать, что DARPA - военная организация, и её новые инициативы служат напрямую оборонным интересам Соединённых Штатов. Если учесть, что космос в наши дни занимает ведущее место в планах Пентагона, то производство в космосе оборонной продукции ведёт напрямую к космической гонке вооружений. Тем не менее реализация программы NOM4D может привести в будущем к исполнению давней мечты - получить доступ к несметным богатствам небесных тел.

Согласно исследованию Bank of America Merrill Lynch, общая стоимость ресурсов пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера составляет астрономические 700 квинтиллионов (квинтиллион - это миллиард триллионов) долларов. На текущий год НАСА запланировало миссию к астероиду Психея, который полностью состоит из металлов - железа, никеля и, возможно, платины.

Астероид Рюгу, с коммерческой ценностью около 80 млрд долл., относится к классу околоземных и имеет самую низкую разницу в скорости с Землёй. Вероятно, с разработки его материалов и начнётся эра освоения астероидов. Сырьё из космоса нескончаемо, и его вовлечение в экономику способно обеспечить столетия роста.

Первым объектом промышленного освоения космоса является Луна. Для этого необходимо строительство промышленной лунной базы и космической «ремонтно-заправочной» станции между Луной и Землёй. Эти планы были недавно озвучены в США.

Основным межпланетным топливом являются вода, водород и кислород. Топливо составляет основную массу космических кораблей, поэтому возить воду с Земли катастрофически невыгодно. По имеющимся оценкам, лунное топливо почти в тысячу раз дешевле земного, значит его добыча - критическое условие для любых крупных космических миссий.

Кроме того, Луна является крупным источником многих актуальных металлов и кислорода. Британская компания Metalysis сумела выделить почти весь кислород из реголита - лунной породы, в которой он составляет почти 43%. На сегодня критическое значение имеют технологии переработки реголита в условиях низкой гравитации и невесомости, что откроет путь для полномасштабной космической промышленности.

Современная геологическая карта Луны показывает вероятные места месторождений, в которых может быть, по некоторым оценкам, миллиард тонн железа, миллионы тонн никеля, сотни тысяч тонн кобальта, тысячи тонн платины. Все эти материалы могут быть полезными не только для космической сборки, но и частично для доставки на Землю.

В конце сентября 2020 года НАСА представило обновлённый план своей лунной программы Artemis. До начала пилотируемых экспедиций с высадкой на поверхность Луны американцы собираются провести два полёта ракеты-носителя Space Launch System (SLS) и корабля Orion к естественному спутнику Земли. В их рамках собираются проверить работоспособность всех систем, которые будут использоваться в ходе выполнения миссии по возвращению человека на поверхность Луны. В рамках первого этапа программы, получившего название Artemis 1, должен состояться в текущем году беспилотный полёт установленного на ракету Space Launch корабля.

Второй этап программы - Artemis 2 - запланирован на 2023 год. Тогда Луну облетит корабль с экипажем на борту. В частности указывается, что часть полёта будет проходить в ручном режиме. Например, после выхода корабля на орбиту Земли отстыковку корабля Orion от ступени двигательной установки на криогенном топливе астронавты будут проводить вручную. Это позволит оценить управляемость корабля, а также работоспособность связанного программного обеспечения.

Кроме того, согласно планам, начиная с будущего года и ежегодно, к Луне будут направляться как минимум две роботизированные миссии с высадкой на поверхность. Задача роботов будет заключаться в проведении научных исследований, а также в испытаниях новых технологий, которые будут использоваться в последующих этапах освоения Луны.

В рамках третьего этапа Artemis 3, запланированного на 2024 год, должна состояться высадка человека на Луну. В ходе этого полёта предполагается использование одной из коммерческих систем посадки космического корабля на поверхность спутника, а также стыковка корабля с орбитальной лунной космической станцией Gateway. По утверждениям НАСА, высадка лунного экипажа будет проводиться на южном полюсе Луны. Отмечается, что в экипаж космической миссии 2024 года будет входить один мужчина и одна женщина.

Гладко было на бумаге...

Идея реанимировать лунную программу у американцев появилась уже давно. Инициатором стал президент Буш-младший, который в 2004 году лихо развернул американскую космонавтику к новым стратегическим целям по программе «Созвездие»: возобновление пилотируемых полётов на Луну, колонизация последней и подготовка экспедиции астронавтов на Марс - правда, без указания дальнейших перспектив этой затеи. При этом в отношении Луны убедительных доводов в пользу ценности экскурсий на наш естественный спутник так и не прозвучало. Теперь же в качестве оправдания лунных экспедиций называются экономические цели - гипотетическая возможность использовать тамошние полезные ископаемые.

Порядок необходимых на эту программу сумм - сотни миллиардов долларов. Ведь по нынешним ценам, например, лунный «Аполлон» полувековой давности тянет за 100 млрд долларов. Возведение же простенького бунгало для лунных поселенцев, даже по самым скромным подсчётам, потребует ещё одного нуля.

Кроме того, доказано, что роботизированные системы могут справиться с выполнением всех экспериментов не хуже людей и гораздо дешевле. Опыт американских аппаратов, которые успешно работают на Марсе уже не один десяток лет, в комментариях не нуждается.

Осенью 1989 года сотрудники НАСА из подразделения исследований Солнечной системы Центра имени Линдона Джонсона в Хьюстоне представили проект лунной станции Lunar Oasis. В мировых научно-технических кругах, связанных с космонавтикой, этот проект считается наиболее реалистичным. Три стадии создания «оазиса» предусматривали 30 полётов, половина из которых пилотируемые, и доставку на Луну свыше 500 тонн полезного груза. Авторы оценивали стоимость проекта в четыре программы «Аполлон», то есть примерно 550 млрд долл. в современных ценах.

Однако не только умопомрачительные расходы стоят на пути колонизации Луны. Следует отметить, что до сих пор нет однозначного ответа, способен ли человек физически и морально длительное время находиться в космосе. Зато достоверно известно, что долгое пребывание в условиях микрогравитации серьёзно истощает мышечно-костную массу, ведёт к изменениям в психике. А задача создания искусственной гравитации пока на стадии лабораторных исследований.

Но главное в другом. На Земле мы в безопасности. Наша атмосфера и магнитное поле задерживают большую часть солнечной радиации. В атмосфере сгорает и основная масса метеоритов. Иное дело Луна - без решения радиационной и метеоритной проблем невозможно создание условий для нормальной колонизации планет.

Во время солнечных вспышек образуется поток протонов и других потенциально опасных для космонавта частиц. Однако у них не слишком большая проникающая способность и низкая скорость, то есть достаточной защитой оказываются антирадиационные укрытия. Ещё бóльшую проблему представляет жёсткое рентгеновское излучение. Расчёты показали, что за 100 часов на поверхности Луны астронавт с вероятностью 10% получает опасную для здоровья дозу. В случае же солнечной вспышки и несколько минут «под открытым небом» могут привести к летальному исходу.

Отдельная проблема - лунная пыль. Это острые частицы, к тому же с электростатическим зарядом. Они проникают везде и, обладая абразивным действием, уменьшают срок работы механизмов. О человеческих лёгких и говорить нечего.

Тем не менее Луна с точки зрения фундаментальных научных исследований - бездонная кладовая знаний о нашей планете. Ведь происхождение Земли и её спутника тесно связано. Чтобы наконец-то реконструировать процессы происхождения жизни, исследования механизмов лунного образования просто необходимы.