• РЕГИСТРАЦИЯ

Задачи для лунной базы

11 1062

В предыдущем материале мы рассказали о том, как NASA собирается строить станцию Gateway на орбите Луны, и какие функции она сможет выполнять. В рамках программы Artemis пока что рассматриваются только высадки на поверхность, но в глобальном смысле следующим логичным шагом должно будет стать строительство лунной базы. Здесь мы разберемся, какие задачи она позволит решить, как может строиться и какую пользу приносить.


Лунная база в представлении художника Европейского космического агентства

Место

В отличие от экспедиций, которые теоретически могут высаживаться куда угодно, для постоянного поселения очень важен выбор места. Его достоинства будут использоваться, а недостатки придется терпеть годами. И параметры лунной орбиты определяют несколько потенциально более интересных мест для базы.



Полюса. Из-за того, что ось вращения Луны почти перпендикулярна эклиптике, на полюсах есть как участки, которые освещены практически постоянно, так и места, куда солнечный свет не попадает совсем. Освещенные участки являются очевидными кандидатами на размещение солнечных панелей для лунной базы, а в районах вечной ночи водяной лед обнаружен прямо на поверхности и максимально удобен для извлечения и использования в хозяйстве. Наиболее интересные места расположены на южном полюсе: пик Малаперта, который освещен Солнцем 74% лунного года, и кратер Шеклтон, находящийся в зоне вечной ночи.


Южный полюс Луны, изображение JAXA

Интересный факт: поверхность Луны нагревается днем до 127°C, а ночью остывает до -173°С. Но экспедиции “Аполлонов” установили, что на глубине больше полуметра температура практически не изменяется. Уже на глубине 50 см измерения показали -24°С, а на конце 120-см щупа температура составила -16°С. Тем не менее, водяной лед отчетливо тяготеет к полюсам и обнаруживается там в гораздо больших количествах.

Экваториальный лимб. Лимб - это край лунного диска, если смотреть с Земли. Из-за того, что Луна повернута к Земле одной стороной, район лимба сочетает в себе преимущества видимой стороны (постоянная связь без необходимости ретрансляторов) и обратной (отсутствуют земные радиопомехи, уже серьезно мешающие радиотелескопам). А в отличие от полюсов, район экватора позволяет производить астрономические наблюдения всей небесной сферы. В NASA рассматривали в качестве потенциально интересных мест для лунной базы кратер Шуберта в море Смита на восточном лимбе и кратер Риччиоли на западном.


Море Смита, вид с Земли

Конструкция


Лунная база, иллюстрация NASA

Лунная база станет первым поселением человечества на другом небесном теле. Может быть, когда-нибудь с опытом появятся типовые решения для разных планет и спутников, но пока что наилучшие пути неизвестны, и фантазия конструкторов рождает самые разные варианты, которые имеют свои плюсы и минусы.

Чем жизнь на Луне отличается от привычной нам земной? Отсутствие атмосферы приводит не только к необходимости скафандров. Земная атмосфера укрывает нас от метеоритов и космического излучения. Поэтому многие проекты лунных баз предполагают защиту от обоих опасных факторов. Варианты могут быть самыми разными - предлагалось укладывать модули базы в траншеи или же копать туннель в стене кратера и размещать базу в рукотворных пещерах. Также можно построить на месте крышу и насыпать реголит поверх нее. В то же время были и проекты открыто стоящих модулей, защита которых обеспечивалась бы конструктивными решениями.

Далее, проблемой стационарной базы является то, что окрестности будут изучены достаточно быстро, и экспедициям придется удаляться все дальше и дальше, чтобы собирать новые данные для исследований. Эту проблему также предлагали решать разными способами. Очевидное решение - добавить вездеходы в набор снаряжения. Но были и более оригинальные варианты, когда саму базу хотели сделать мобильной, выполняя ее в виде автопоездов или даже гигантских гусеничных машин.


Проект лунной базы начала 21 века

Технологии 21 века, конечно же, оказали свое влияние на проекты лунных баз. Проект Европейского космического агентства, опубликованный в 2014 году, выглядит весьма проработанным и воплощает большое количество потенциально удачных идей. Прежде всего, база строится на месте с минимальным участием человека. Это выгодно, потому что управлять роботами с Земли сравнительно просто, можно строить без ненужной спешки, и люди прилетят на уже во многом подготовленную площадку. Вторая идея - использование трансформируемых модулей, доставляемых в сложенном состоянии, надуваемых и закрываемых снаружи реголитом. Действительно, в условиях наличия местных строительных материалов логично использовать их, а не везти все с собой. Третья идея - активное использование 3D-печати при строительстве. Внешняя оболочка базы в виде несущей стены, напечатанная на 3D-принтере, гораздо лучше, чем идеи просто насыпать реголит поверх модулей. В 2013 году в ЕКА напечатали стену весом полторы тонны из из имитатора лунного грунта. Любопытно, что в космических условиях можно печатать, напрямую расплавляя реголит солнечными лучами, и такие опыты проводятся в последние годы. В 2017 в Немецком аэрокосмическом центре в Кельне печатали, нагревая реголит до 1000°С. Также в рамках проекта RegoLight успешно прошли испытания прототипы мобильных печатающих головок. В 2019 году в NASA устроили соревнование по 3D-печати строений, подходящих для Луны или Марса.

Задачи

Чем будет заниматься лунная база? Уже сейчас очевидны несколько потенциально интересных направлений.

Прежде всего, человечество будет учиться жить на другом небесном теле. Людям не впервой осваивать недружелюбные регионы, на Земле еще в древние времена представители homo sapiens распространились от холодной Арктики до островов Полинезии, везде создавая технологии для жизни в новых условиях. При этом условия жизни на Луне и Марсе достаточно близки, и разработанные для лунной базы технологии можно будет применять и для колонизации красной планеты. В то же время есть и сложности, уникальные именно для Луны. Воздействие атмосферы Земли и даже Марса привело к эрозии горных пород, песчинки терлись друг о друга и становились более гладкими. А лунные породы образованы из материала с крайне высокими абразивными свойствами. Лунная пыль настолько колючая, что все 12 астронавтов, высаживавшихся на поверхность в программе “Аполло”, сообщали о “лунной аллергии” - боли в горле, глазах, насморке и чихании, проходившие только спустя несколько суток. Для людей, которые будут долго работать на лунной поверхности, вездесущая пыль станет серьезной угрозой - она может повреждать ткани легких и даже теоретически имеет шансы попасть в кровоток и ранить другие органы, вплоть до мозга. Абразивная лунная пыль также должна представлять сложность для движущихся частей механизмов. Но насколько серьезным будет это воздействие, необходимо проверить на практике, потому что существующие имитаторы реголита пока недостаточно хороши - лунная пыль имеет электрический заряд, а производящиеся сейчас имитаторы на основе молотого базальта имеют похожие либо электростатические характеристики, либо свойства поверхности. Также механическое измельчение горных пород для создания имитатора лунного грунта порождает пыль с абразивными свойствами гораздо меньшими, чем у лунной пыли.


Автоматический кислородный завод на Луне, один из проектов базы NASA

Далее, база на небесном теле позволит изучать способы использования местных ресурсов. Кроме уже показанного выше использования грунта для строительства, возможны и другие варианты. Лунный реголит содержит 42% кислорода, 21% кремния, 13% железа, 7% алюминия, эти материалы крайне желательно научиться извлекать и использовать. Сюда же относятся работы по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения - чем меньше материалов и оборудования будут не доставляться с Земли, а производиться на месте, тем ближе будет освоение Марса и других небесных тел.

Третья возможная роль лунной базы - логистическая. В условиях отсутствия атмосферы можно построить безракетные средства выведения и выводить полезные грузы на орбиту пушкой Гаусса или рейлганом (электромагнитными ускорителями масс). Но какие именно грузы? Увы, вопреки многим фантастическим произведениям, добыча гелия-3 на Луне не имеет ни экономического ни физического смысла. Прежде всего, гелий-3 образуется естественным способом при распаде трития, который, в свою очередь, применяется в ядерном оружии. В 2010 году ежегодное мировое потребление гелия-3 оценивалось в 40 тысяч литров, а цена в последние годы колебалась от сотен до тысяч долларов за литр, добыча же гелия-3 на Луне и доставка его на Землю обойдется в разы дороже. Во-вторых, проще добывать золото из придонного ила Красного моря - там на тонну ила содержится 5 граммов золота, а количество гелия-3 в лунном реголите оценивают в 1 грамм на 100 тонн. Ну и, наконец, вариант реакции ядерного синтеза с использованием гелия-3 требует гораздо более высокой температуры, чем дейтериево-тритиевая, поэтому намного сложнее для реализации - существующие материалы не могут выдерживать длительное время температуры дейтериево-тритиевой реакции и тем более не справятся с вариантом с использованием гелия-3. В то же время экономический смысл у лунной базы потенциально возможен. Но полезным грузом может стать топливо для дозаправки космических аппаратов. В пустыне вода гораздо ценнее золота, а в пустоте космоса одна из самых драгоценнейших вещей - запас топлива. И система, когда космический аппарат перед отлетом к другим планетам будет стыковаться с окололунной станцией и дозаправляться добытым на Луне топливом, теоретически может оказаться весьма эффективной.


Освоенная Луна, кадр из игры Anno 2205. В игре, как раз, лунная база строится для добычи гелия-3

Ну и, наконец, лунная база будет собирать научные данные. Весьма интересна геология Луны, потому что до сих пор ведутся споры о происхождении нашего спутника. На сегодняшний день наиболее подтверждена фактами гипотеза гигантского столкновения, когда прото-Земля столкнулась с небесным телом размером с Марс. Но есть и такие факты, на которые эта гипотеза отвечает плохо, и параллельно существуют другие версии: что Луна отделилась от быстро вращающейся прото-Земли, или же оба небесных тела сформировались параллельно. Также Луна, возможно, является результатом столкновения многих протолун или же возникла из-за метеоритной бомбардировки. Лунная база позволит собрать данные по геологии Луны и, возможно, окончательно утвердит одну из гипотез как наиболее соответствующую наблюдаемым фактам. Также очень интересен результат миллиардов лет воздействия вакуума и солнечного излучения на горные породы Луны. Кроме геологии, лунные условия удобны для астрономических наблюдений - радиотелескоп можно закрыть от помех с Земли естественной преградой, оптический телескоп будет работать в идеальных условиях без атмосферных помех, а рентгеновские и длинноволновые телескопы не будут блокироваться атмосферой. Также уникальные характеристики даст работа наземных и лунных телескопов в режиме интерферометра. Расстояние в чуть больше одной световой секунды между Землей и Луной позволяет создать телескопы с уникальной разрешающей способностью. Работавший на сравнимых расстояниях в режиме интерферометра “Спектр-Р” был в тысячу раз “зорче” Хаббла, лунный радиотелескоп будет иметь похожие характеристики, а в оптическом диапазоне можно создать комплекс, в 60 раз более зоркий, чем обычный наземный.

Заключение

Несмотря на то, что лунная база остается делом неблизкого будущего, уже сейчас примерно ясно, для чего она нужна, и уже сегодня ведутся работы по созданию технологий, которые будут на ней применяться.

https://lozga.livejourna...

Будущее - это технологии

Конец эпохи Суркова во внешней политике России на постсоветском пространстве: что дальше?

  18 февраля сего года Владимир Путин освободил от должности своего помощника Владислава Суркова. Соответствующий указ опубликован на сайте Кремля. Сурков отвечал за социально-экон...

Не в тот самолет попала ракета vs Своих не бросаем

По тому, как быстро и организовано эвакуировала Россия наших соотечественников из китайского Уханя, и какие серьезные проблемы были с вывозом своих сограждан у Украины, сразу же стало п...

Честь превыше жизни - "идитенахуйблять" // Виолетта Крымская

Накануне праздника МУЖЧИН повторю публикации о наших ГЕРОЯХ Один российский солдат стоит сотню врагов.08.08.2008 красиво смотрится дата? Особенно для Южной Осетии...В Грузии существовал ...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    JeDi Вчера 10:48

    Алгоритм помог расслышать гравитационные волны от землетрясений без суперЭВМ

    Распространение гравитационных волн во время землетрясения в Японии в 2011 году по результатам моделирования Zhang et al. 2020 Геофизики разработали простой и не требовательный к вычислительным ресурсам программный инструмент, который позволяет идентифицировать гравитационные волны, вызванные землетрясениями. Поскольку гравитационные волны рас...
    459
    JeDi 22 февраля 20:23

    Робот впервые провел микрооперацию

    Робот, которого представили ученые из Нидерландов, впервые успешно провел микрооперацию. Результаты исследования показали, что после автоматизированных процедур пациенты выздоравливают немного быстрее. Нидерландский стартап Microsure, куда входят ученые Эйндховенского технологического университета и Медицинского центра Маастрихтского университета, раз...
    225
    JeDi 22 февраля 14:58

    Зачем ученые хотят научить роботов чувствовать боль?

    Наличие чувств вряд ли когда-либо характеризовало носителей искусственного интеллекта. По крайней мере, в современном их проявлении. Как бы то ни было, роботы нового поколения, которые могут быть представлены широкой публике уже в ближайшем будущем, будут способны “почувствовать” боль или даже посочувствовать боли своих товарищей. Наличие подобных человече...
    191
    JeDi 22 февраля 11:12

    Ракета с вращающимся детонационным двигателем приводится в движение кольцевыми взрывами

    Ученые из Вашингтонского университета разработали ракетный двигатель нового типа, получивший название «вращающийся детонационный двигатель», с помощью которого, по их словам, можно будет построить легкий и чрезвычайно экономичный космический корабль. Проблема в том, что для его работы используются небольшие взрывы, которые трудно контролировать —...
    958
    JeDi 22 февраля 09:17

    У российского шпиона в Швейцарии были квадрокоптер и шесть смартфонов

    Автор: Русскоязычная редакция SWI Swissinfo и газета SonntagsZeitung 17 ФЕВРАЛЯ 2020 г.  В мае 2019 года швейцарская разведка NDB заявила, что в Швейцарии одновременно присутствуют три российские спецслужбы. (Keystone / Anonymous) Швейцария очень популярна русских агентов внешней разведки. И вот теперь, пишет швейцарская газета SonntagsZeitung, ст...
    439
    JeDi 21 февраля 20:12

    Ученые открыли планету, на которой год длится 18 часов

    Британские астрономы открыли в созвездии Зайца планету, которая совершает один оборот вокруг звезды NGTS-10 за рекордные 18 часов. Об этом 20 февраля сообщил научный журнал Monthly Notices of Royal Astronomical Society. Ученые назвали планету-рекордсмена NGTS-10b. Ее секрет в том, что от звезды ее отделяет только 2,5 миллиона километров. В Солнечной...
    524
    JeDi 21 февраля 20:11

    Спиральная галактика NGC 2008

    На этом великолепном изображении телескопа «Хаббл»  запечатлена спиральная галактика NGC 2008. Она была открыта английским астрономом Джоном Гершелем в 1834 году. NGC 2008 расположена в созвездии Живописца. Испущенному ей свету потребовалось 425 млн лет чтобы достичь Млечного пути. Она классифицируется как галактика класса Sc. Буква &...
    371
    JeDi 21 февраля 16:35

    VSS Unity прибыл в космопорт «Америка»

    13 февраля космоплан VSS Unity (SpaceShipTwo) и самолет-носитель WhiteKnightTwo прибыли в расположенный в штате Нью-Мексико космопорт «Америка». Этот перелет ознаменовал начало финальной стадии подготовки системы к туристическим рейсам. VSS Unity совершил свой последний полет с включением двигателя в феврале 2019 года. Тогда космоплан поднялся н...
    782
    JeDi 21 февраля 11:02

    Space Adventures и SpaceX устроят туристический полет на высокую орбиту

    Компания Space Adventures объявила о заключения соглашения со SpaceX. Его цель — организация орбитального туристического полета с использованием корабля Crew Dragon. Миссия запланирована на конец 2021 – начало 2022 года. Главной особенностью полета будет высота его орбиты. Crew Dragon не станет стыковаться с МКС. Вместо этого корабль будет зап...
    300
    JeDi 20 февраля 18:02

    Spaceway-1 переведен на орбиту захоронения

    В январе компания DirecTV сообщила о неисправности аккумуляторной батареи у принадлежащего ей геостационарного спутника Spaceway-1. Эксперты пришли к выводу, что попытка ее перезарядки может закончиться взрывом. В результате, компания приняла решение в срочном порядке вывести аппарат из эксплуатации и перевести его на орбиту захоронения. Ситуацию осложняло ...
    267
    JeDi 20 февраля 11:33

    ESA готовит новую миссию по изучению Солнца

    Несколько дней тому назад к Солнцу был запущен построенный ESA зонд Solar Orbiter. Его задачей станет изучение внутренней части гелиосферы и получение изображений приполярных регионов нашего светила. Но в ESA не собираются останавливаться на достигнутом. Агентство уже готовит следующую миссию по изучению нашего светила. Она получила название Proba-3. Зада...
    131
    JeDi 19 февраля 21:15

    Российские школьники собрали все награды высшей пробы на олимпиаде по физике в Индонезии

    видео Пять школьников — пять золотых медалей. Абсолютная победа на Международной олимпиаде по физике, которая прошла в Индонезии! Конкуренция на этих интеллектуальных соревнованиях была в прямом смысле бешеная. Лучшие умы, которых готовили лучшие мировые педагоги. И в результате юные россияне впереди планеты всей. Усталые, но счастливые. Российская сборн...
    901
    JeDi 19 февраля 20:10

    От ледника Пайн-Айнленд откололся новый айсберг

    Ледник Пайн-Айленд  считается одним из наиболее быстро тающих ледников на Земле. Он расположен на Антарктическом полуострове, занимая территорию порядка 175 тысяч км2. Это примерно 10% от всей площади ледяного щита западной Антарктиды. Таяние Пайн-Айленд наблюдается учеными еще с конца 1940-х годов. Но в последнее время этот процесс серьезно ускорился. Общая тол...
    650
    JeDi 19 февраля 19:57

    Квантовая нейросеть научилась работать с квантовыми данными

      Kerstin Beer et al. / Nature Communications, 2020 Физики обобщили концепцию искусственного перцептрона до квантовых систем и разработали квантовую нейросеть, способную производить произвольные вычисления. Нейросеть показала хорошую предсказательную способность в задаче определения случайного многокубитного преобразования даже на шу...
    375
    JeDi 19 февраля 17:38

    Масс-спектрометр помог определить возраст отпечатков пальцев

    Масс-спектрометр помог определить возраст отпечатков пальцев. Новый криминалистический инструмент, созданный исследователями из Университета штата Айова, поможет точнее связать место преступления с подозреваемым. Работа опубликована журнале Analytical Chemistry. Исследователям-криминалистам уже известно, что со временем линии в отпечатках пальцев ...
    371
    JeDi 19 февраля 17:38

    Rocket Lab выиграла контракт на запуск спутника NASA к Луне

    Компания Rocket Lab получила контракт NASA на запуск экспериментального аппарата CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment). Его масса составляет 25 кг, он создан на базе платформы кубсат (12U). Основная цель спутника — проверка орбиты, предназначенной для окололунной орбитальной станции Gateway. ...
    162
    JeDi 19 февраля 09:41

    Можно ли добыть энергию из дождя?

    Как известно, развитие технологий и увеличение населения планеты ведут к повышению мирового потребления электроэнергии. Для того, чтобы предотвратить наступление энергетического коллапса, ученые уже сейчас занимаются активным поиском альтернативных источников энергии. Одним из таких по-настоящему бесконечных ресурсов может стать обычный дождь, каждая капля которого мо...
    719
    JeDi 18 февраля 20:04

    Опубликованы новые результаты изучения Аррокота

    1 января 2019 года аппарат «Новые горизонты» совершил пролет объекта пояса Койпера 2014 MU69, также известного как Аррокот. Переданные им снимки показали необычный мир, состоящих из двух плоских частей, соединенных тонким перешейком. По словам астрономов, Аррокот является самым «первобытным» телом Солнечной системы, посещенным космическим аппар...
    889
    JeDi 18 февраля 19:52

    Для истребителей создадут промежуточный носитель ракет

    FMR DARPA Агентство перспективных оборонных разработок (DARPA) министерства обороны США намерено в ближайшее время открыть проект разработки беспилотного носителя ракет класса «воздух-воздух», носителем которого, в свою очередь, будет выступать пилотируемый истребитель. Как пишет Aviation Week, новый проект, на который планиру...
    510
    JeDi 18 февраля 14:42

    ЦРУ ищет третий путь к интеллекту: Это не формальная логика и не машинное обучение

    «Интеллект — это в конечном счете рассказывание историй»Грегори Тревертон Полтора года назад я начал писать посто-сериал «ЦРУ создает кентавров для предсказания будущего», посвященный одной из моих любимейших тем, изучаемой мною не один десяток лет. Написал 5 лонгридов, как сначала военные США, а потом и ЦРУ пытались решать кажущуюся...
    1102
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика