Вперед, к Луне

Вперед, к Луне

В конце ноября 2004 г. в Север­ном Удайпуре (Индия) состоя­лась пятидневная Междуна­родная конференция по исследованию и использованию Луны. Более 200 де­легатов представили на ней 16 стран!

Мадхаван Наир, председатель Ин­дийского управления по изучению кос­моса, сообщил научному сообществу, что в стране уже начата дискуссия о космической миссии с ручным управ­лением. Хотя этот вопрос еще не решался на государственном уровне, спе­циалисты Организации по космичес­ким исследованиям (ISRO) считают, что при соответствующем финансиро­вании, в течение шести или семи лет они смогут послать аппарат на Луну. Вполне возможно, что реализация Ин­дией проекта автоматического полета к Луне, названного «Чандраяан» (Лун­ное путешествие), осуществится в кон­це 2007 или начале 2008 гг. В рамках этого проекта будет изучено распределение полезных ископаемых, построе­ны карты лунной поверхности, решен вопрос о наличии воды и гелия. Пока же проект находится в заключительной стадии разработок.

Кое-кто в Индии считает, однако, что агентство пытается реализовать ус­таревшие идеи и технологии, поэтому его аппетиты стоит умерить. В стране немало других проблем, чтобы «пус­кать деньги на… Луну».

Участвовать в лунной гонке намерен и Китай. На конец 2007 г. в стране за­планирован запуск лунного спутника Chang-1, с помощью которого будут изучаться условия окружающей среды и толщина внешнего слоя Луны. К 2010 г. Китай намерен осуществить не менее двух полетов на Луну автомати­ческих станций.

Научная общественность сегодня озадачена проблемой, осваивать ли Лу­ну всем вместе или «столбить» на ее по­верхности собственные колонии. Быть может, стоит приступить к организа­ции глобального сотрудничества, что­бы уже в 2024 г. на Луне была сооруже­на постоянная обитаемая лунная база? На конференции в Удайпуре была подготовлена Декларация, в которой отмечается, что Луна должна использо­ваться на благо человечества, а также рекомендуется ряд совместных мер, в частности, создание инфраструктуры связи для навигации и лунной сети In­ternet.

Исполнительный директор Между­народной рабочей группы по Луне Бер­нард Фоинг (ESA) отметил, что Декла­рация должна стать «дорожной картой для будущих исследований, от совмест­ного научного анализа данных и до бу­дущих полетов лунных миссий».

Этот документ очертил круг вопро­сов, которые интересуют, в первую оче­редь, исследователей. Среди них — про­исхождение Луны, поиски на ней сле­дов воды или льда, а также определение районов, оптимальных для строительс­тва лунных баз.

Если бы Декларацию подписали представители всех участвующих в гон­ке освоения Луны государств, это зна­чительно приблизило бы время, когда человек действительно сможет постоян­но жить на Луне. Договор 1979 года, призванный предотвратить превраще­ние Луны в область международного конфликта, в свое время был ратифици­рован только девятью странами — ни США, ни СССР среди них не было. А что же будет на сей раз?

Европа на пути к Луне

Европейское космическое агентство (ESA) имеет свои, не менее амбициоз­ные, планы освоения Луны. В настоящее время ESA осуществля­ет проект по исследованию Луны и от­работке новых технологий. Длительное путешествие к Луне SMART-1 с исполь­зованием ионных двигателей заверши­лось, и космический аппарат присту­пил к исследованиям. Он начал переда­вать первые научные данные, в том чис­ле подробные снимки лунной повер­хности.

Главный специалист ESA Бернард Фоинг отметил, что SMART-1 обнару­жил вблизи лунной поверхности следы газа аргона, который в атмосфере Зем­ли составляет только один процент. Его открытие означает, что ученые нашли «веревочку», потянув за которую они смогут проследить процесс образования и эволюцию Луны, в частности измене­ние температуры на протяжении раз­личных этапов ее жизни.

Кроме того, были начаты работы по составлению глобальных карт распре­деления под поверхностью Луны крем­ния, магния, алюминия и других полез­ных ископаемых.

Российские планы

А что же Россия, унаследовавшая львиную долю космического потенциа­ла Советского Союза? Она готова самым активным образом участвовать в сорев­новании проектов. Ведь Луна вдоль и поперек изъезжена советскими автома­тическими аппаратами. Именно СССР принадлежит приоритет в исследовани­ях спутника Земли: первый спутник, первая фотография обратной стороны, первый атлас, первая мягкая посадка, первый луноход. В институтах РАН до сих пор изучают доставленный робота­ми лунный грунт. Наша «лебединая пес­ня» на Луне прозвучала в 1976 г., когда на Землю была доставлена последняя посылка с лунной пылью. Америка пришла на Луну позже и ушла раньше.

О том, что Россия может иметь базу на Луне в 2025 г., в свое время заявил на пресс-конференции в NASA Нико­лай Моисеев, руководитель Российско­го космического агентства. Россий­ский проект LunaGlobe предназначен для изучения внутренней структуры Луны, доставки образцов лунных по­род на Землю и использования лунных ресурсов.

Представители нескольких россий­ских космических предприятий, неког­да задействованных по советской лун­ной программе, выступили с заявлени­ями о готовности оперативно реаними­ровать положенные в сейфы проекты и расчехлить лунные автоматы. И каж­дый при этом добавлял условие: пусть только казна выделит деньги. И будто бы все можно сделать быстрее и дешев­ле, чем планирует Америка.

Проект NASA Lunar Reconnaissance Orbiter

А в Америке NASA занято отбором тех исследований, которые будут вы­полнены на лунном орбите Reconna­issance (LRO), первом аппарате по прог­рамме Vision for Space Exploration.

Запуск LRO запланирован на осень 2008 г. как часть автоматизированной исследовательской лунной программы. Вокруг Луны будет двигаться спутник, с помощью которого планируется вы­полнение измерений свойств участков поверхности, на которых в дальнейшем будут выбраны места посадок роботов или людей, будут выяснены потенци­альные ресурсы, уточнены радиацион­ные условия лунной среды.

С помощью измерений, выполнен­ных приборами и инструментами LRO, удастся получить окончательный ответ на вопрос, возможна ли на Луне обитае­мая база или ее пока стоит исследовать с помощью роботов.

Идеи есть, были бы средства!

В США воплощение в жизнь Косми­ческой программы уже началось:  12 проектов начали получать финансиро­вание с конца октября 2004 г. Один из них осуществляется Инсти­тутом NASA по передовым концепциям (NIAC). Группа ученых из США и Кана­ды, под руководством Роджера Ангела из Аризонского университета пытает­ся ответить на вопрос, возможно ли соз­дание на Луне инфракрасной обсерва­тории для изучения слабых объектов с использованием жидкого зеркального телескопа (LMT). Идея не нова — она восходит еще к Исааку Ньютону. Ее суть состоит в том, что вращение жид­кости (в земных условиях это ртуть), находящейся в цилиндрической емкос­ти, приводит к образованию параболи­ческой поверхности, дающей изобра­жение идеального качества. Экспери­менты на Земле показали, что создание крупных телескопов с жидкими зерка­лами возможно: 6-м телескоп в Ванку­вере (Канада) и 3-м — в Нью-Мексико (США) используются NASA для обна­ружения «космического мусора». Рабо­те таких инструментов мешают турбу­лентные движения воздуха, а попросту ветер, возникающий при вращении ус­тановки.

На Луне нет атмосферы, поэтому перспективы создания крупного LMT, установленного на Луне и работающего там, огромны. В концепции для NIAC, предложенной Ангелом, предполагает­ся создание 20-м зеркала, но участники группы считают, что возможно изго­товление очень больших зеркал диа­метром, например, 100 м. Если хотя бы один такой телескоп начнет работать на Луне, то астрономов наверняка ожида­ют любопытные сюрпризы. Зеркало ди­аметром 20 м обеспечило бы в 3 раза большее разрешение, чем у планируе­мого к запуску в 2011 г. космического телескопа Джеймса Вебба (диаметр зер­кала 6 м). Если собирать излучение от небесных объектов на протяжении, например, целого года (!), то можно бу­дет «увидеть» объекты, которые в 100 раз слабее, чем те, что доступны косми­ческому телескопу им. Хаббла.

Еще одно преимущество жидких зер­кал заключается в том, что их создание обходится значительно дешевле,  по сравнению с зеркалом из, скажем, си-тала: его надо отлить, медленно охла­дить, отшлифовать, отполировать, по­крыть отражающей пленкой, прове­рить точность изготовления поверхнос­ти. Для жидкого зеркала также не нуж­ны элементы крепления, системы под­держки и гидирования. А если устано­вить инструмент на дне кратера, куда никогда не заглядывает Солнце, то ус­ловия для проведения инфракрасных наблюдений будут почти идеальными.

Image 

Телескоп для инфракрасных наблю­дений должен работать в окружающей среде с низкой температурой: это одна из причин, почему инфракрасные те­лескопы устанавливают высоко в го­рах. Идеальным стал бы телескоп, тем­пература которого была бы близка к аб­солютному нулю (-273°С). Правда, здесь возникает проблема, связанная с тем, что ртуть замерзает при таких темпера­турах, значит, надо найти нужную жидкость для вращающегося зеркала. Это могут быть этан, метан и другие уг­леводороды, но как покрыть их отра­жающей пленкой? Так что проблем у группы Ангела впереди еще предоста­точно!

Главный недостаток телескопа с жидким зеркалом состоит в том, что он «смотрит» только вертикально вверх, а, как известно, «нормальный» телескоп может быть направлен в любом направ­лении, причем он может следовать за небесными объектами, накапливая све­товой поток на приемном устройстве. Но ученые и здесь нашли «изюминку»: раз нельзя выполнять обзоры всего не­ба, надо выбрать один участок и наблю­дать за ним пристально. Это означает, что если установить телескоп на одном из полюсов Луны, то можно длительное время накапливать излучение от объек­тов, расположенных вблизи лунного полюса мира. Точка пересечения оси вращения Луны с небесной сферой (со стороны северного полюса) находится в области звезд Дракона.

А пока специалисты в области кос­монавтики думают, как осуществить полеты к Луне, физики решают вопро­сы, связанные с жизнеобеспечением лунных станций.

Источники энергии для лунных поселений

Дэвид Вильям (планетолог из Нацио­нального центра космических научных данных в Гринбелте, Мэриленд) спра­ведливо считает, что доставлять горю­чее с Земли было бы дороговато.

Еще четыре года назад Алекс Фрейн­длих и его коллеги из Хьюстонского университета в Техасе выдвинули сле­дующую идею: строить роботы-вездеходы, чтобы они создавали фотоэлемен­ты, полностью состоящие из лунной пыли (так называемого реголита). Дву­окись кремния составляет половину смеси, в которую входят также окислы 12 металлов, включая алюминий, маг­ний и железо. Эта смесь содержит прак­тически все элементы, необходимые для создания солнечной батареи, стоит только заставить движущихся по по­верхности луны роботов расплавить и обогатить ее. В результате получится стеклянная основа, которую затем нуж­но покрыть веществами, использующи­ми фотоэффект для выработки тока.

И это не простое теоретизирование: Фрейнлих с коллегами сымитировали процесс в земной лаборатории. Для этого в вакуумной камере они расплавили по­рошок, имеющий состав, идентичный об­разцам реголита, привезенным астронав­тами Apollo. Результат подтвердил идею!

А это означает, что на Луну придется доставлять лишь малую долю веса сол­нечных батарей: остальное можно соз­дать на месте.

Гелий-3 заменит нефть

Быть может, самый перспективный путь решения глобальной энергетичес­кой проблемы связан с использованием гелия-3 в термоядерном синтезе, при его добыче и доставке с Луны. Уже сегодня этот способ был бы экономически более выгодным, чем использование горючих ископаемых или урана, если бы была го­това технология термоядерного синтеза и соответствующая инфраструктура.

Над инфраструктурой для «термоя­да» ученые бьются давно — с тех пор, как в 1956 г. в Англии Курчатов во вре­мя визита Хрущева рассказал миру об этой идее. Международный проект тер­моядерного реактора, ИТЭР, подошел к стадии определения площадки для строительства экспериментальной ус­тановки. Вероятнее всего, в споре побе­дит Франция. Но США, самый мощный участник проекта, вышли из проекта ИТЭР. США считают, что построят тер­моядерный реактор своими силами быстрее, чем вместе со всем миром. Над термоядерным проектом в США работа­ют несколько национальных лаборато­рий и университетов. Предложена уже и площадка для строительства экспери­ментального реактора на базе Висконсинского университета. Срок сооруже­ния реактора — 15-20 лет. Интересно, что одним из инициаторов проекта яв­ляется побывавший на Луне астронавт Харрисон Шмит, которому принадле­жит рекорд пребывания на Луне — 75 часов. Харрисон Шмит был последним человеком, побывавшим на Луне. Он привез на Землю самый большой лун­ный груз — 111 кг грунта. Этот полет в декабре 1972 года завершил лунную программу Apollo.

Image 

Итак, 15-20 лет. Этот срок называют физики, когда говорят о термоядерном реакторе. И этот же срок назвал прези­дент Буш, когда говорил о колонизации Луны и строительстве на ней промыш­ленных баз. Совпадение? Или умыш­ленное умолчание?

В конце 2003 г. на Гавайях состоя­лась V Всемирная лунная конференция. Все отмечали особенную активность американских специалистов, оптимизм которых по части строительства лун­ных баз и коммерческого использова­ния лунных ресурсов «зашкаливал» за все прежние интересы. Еще недавно знаменитый американский астрофизик Ф. Хойл говорил: «Не верю, что из ис­следований кучи шлака, которую пред­ставляет собой поверхность Луны, вый­дет что-нибудь путное».

Все это дорогое удовольствие. Но еще дороже, как показывают расчеты, сидеть без энергии. В развитых странах годовой прирост энергопотребления достигает 10%. В США при том росте, что сегодня, за ближайшие 100 лет энергопотребле­ние должно вырасти в 100 раз. А ведь раз­вивающиеся страны спят и видят, как приблизиться к сладким американ­ским энергорубежам. Если эти тенден­ции сохранятся, то через 200 лет чело­вечеству потребуется в 1000 раз больше энергии, чем сегодня. На США сейчас приходится около 35% энергопотребле­ния планеты, а это равняется аппети­там Китая, Японии, России, Канады и Германии, вместе взятых. Вот прези­дент Буш, «с молоком матери» впитав­ший уважение к энергетике, и обратил взоры на Луну и «термояд». И, как бы­валый бизнесмен, умолчал об истин­ных причинах этого интереса.

Еще один возможный вариант произ­водства энергии на Луне — солнечные преобразователи и передача полученной энергии на Землю в виде сконцентриро­ванного луча с длиной волны 10-12 см, который без потерь проходит через ат­мосферу. Когда-то нобелевский лауреат Петр Капица рассчитывал размеры сол­нечных батарей для эффективной гене­рации электроэнергии. А другой нобе­левский лауреат, Николай Семенов го­ворил о том, что именно на Луне зарабо­тает первая внеземная электростанция, которая закроет своими солнечными ба­тареями весь лик нашего спутника.

С тех пор КПД полупроводников вы­рос неимоверно, и уже не требуются па­нели размером в десятки миллионов квадратных километров. Впрочем, Ка­пица предвидел и это: «Электроника повторит историю электротехники. Во времена моей молодости электротехни­ка использовалась как средство связи (телеграф, световая сигнализация), а потом пришла в энергетику. То же будет и с электроникой. От передачи ин­формации (радио, телевидение) она то­же придет в энергетику». Размеры сов­ременных приемных антенн для сигна­ла с Луны в Техасе будут иметь форму эллипса и размер 8 х 10 км.

Конечно, за всеми этими проблема­ми нельзя забывать и о высоких мате­риях. Вопреки мнению Хойла, исследо­вания Луны чрезвычайно важны для фундаментальной науки. Возраст Зем­ли, как известно, составляет 4,5 млрд. лет, но самые древние породы на нашей планете датированы 3,9 млрд. лет. Не­давно в Австралии найдены редкие зер­на циркона, которым 4,2 млрд. лет. Но все равно первые 500-600 млн. лет от рождения планеты земной науке совер­шенно недоступны. Стоит ли говорить, с какой жадностью ученые взирают на Луну, которая является свидетелем и до определенного момента участником геологических пертурбаций Земли.

Американцы будут пользоваться оборудованием, некогда оставленным на Луне

Эксперты NASA лишь посмеиваются над попытками любителей дешевых сенсаций доказать, что американцы на самом деле не были на Луне. Серьезных ученых интересует другой любопыт­ный вопрос: если работы на Луне будут возобновлены, возможно ли, при воз­вращении хотя бы к одной из старых точек посадки, воспользоваться остав­ленной там техникой.

Image 

Американская «лунная программа» была свернута в декабре 1972 г. К этому моменту на Луне успешно высадились шесть экспедиций (Apollo 11, 12ис 14 по 17-й), на поверхности нашего спут­ника работали 12 человек. Они привез­ли назад более 360 кг лунного грунта и камней. Естественно, чем больше они оставляли на Луне «железяк», тем больше могли взять на Землю «кусоч­ков Селены».

Кроме флагов и вымпелов, там оста­лись нижние части посадочных моду­лей, служившие стартовым столом при взлете. Огромная куча научного и ин­женерного оборудования, включая пер­вый телескоп, работавший на другом небесном теле, а также три электричес­ких луномобиля, на которых разъезжа­ли вокруг места посадки члены послед­них экспедиций. Инженер NASA Стэн Старр утверждает, что часть оборудова­ния, оставшегося на Луне, могла сохра­нить работоспособность. В частности, если лунная пыль не забила совсем де­тали лунных автомобилей, на них мож­но было бы снова ездить, лишь переза­рядив батареи. Возможна и перезаряд­ка кислородных баллонов на посадоч­ных ступенях, и использование кое-ка­кого другого оборудования.

Image 

Любопытно, что на Луне остались так­же три мячика для гольфа. В эту игру при низкой гравитации играл Алан Шепард, командир Apollo 14. Два мячика он послал не очень удачно, а третий — силь­но и точно, так, что тот улетел на «мили, мили и мили», как сказал астронавт. Этот мячик так и ждет следующего уда­ра, где-то в лунной области Fra Mauro.

 

По материалам сети Интернет подготовил Владимир Карташев

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: