Как мы колонизируем Луну?

Луна
Колония на Луне. Авторы и права: ESA.

Высока вероятность того, что каждый из нас хотя бы раз за свою жизнь слышал об этой теме, а кто-то, возможно, даже сам размышлял об этом. Но космические агентства по всему миру, а также футурологи и частные космические компании не задают вопрос “если”. Они спрашивают “когда” и “как именно”. Некоторые деятели придают разное значение установлению постоянного присутствия людей на Луне: от предназначения до выживания.

Не удивительно, что планы по строительству поселений на Луне тесно связаны с глобальной космической гонкой. За последние десятилетия многие проекты признали неудачными, иные же развивались и дополнялись новыми нюансами, связанными с результатами новейших исследований. Так чего же человечеству будет стоить колонизация, когда это произойдёт и с какими испытаниями нам придётся столкнуться?

Ещё до появления конкретных предложений по колонизации, эта тема интенсивно поднималась в фантастической литературе. Более того, в начале 20-ого века обсуждалась вероятность того, что на Луне уже существуют местные формы жизни.

Примеры в научной фантастике

Начиная с 1940-х годов писатель-фантаст Роберт Хайнлайн активно писал рассказы о первых путешествиях на Луну с последующей колонизацией. Эти короткие истории рассказывали о жизни в поселениях на так называемой “Luna” (именно так американец Хайнлайн называл заселенную людьми Луну).


“Луна – суровая хозяйка”. Обложка первого издания (1966).

В 1966 году Хайнлайн выпускает в свет удостоенную премии Хьюго новеллу “Луна – суровая хозяйка”. В центре сюжета фигурирует история о потомках заключённых лунной исправительной колонии и сражении за независимость от правительства Земли. Роман получил широкое признание из-за комбинации политических мотивов с темами вроде космических исследований, развития лунных колоний и искусственного интеллекта.

В 1985 году писатель выпускает книгу под названием “Кот, проходящий сквозь стены”, которая описывает жизнь на освобождённой после борьбы за независимость Луне, и в которой встречаются персонажи из его предыдущих работ.

Тема лунной колонизации так же встречается и в рассказах Артура Кларка. Роман “Земной свет” 1955 года повествует о поселении, которое оказывается втянутым в военный конфликт между земным правительством и союзом Марса и Венеры. Затем в 1961 году выходит его работа “Лунная пыль” о туристическом луноходе, утопающем в море песка.


“Космическая одиссея 2001”. Оригинальная обложка (1968).

В 1968 году Кларк совместно с режиссёром Стенли Кубриком создает научно-фантастический фильм “Космическая Одиссея 2001”. Часть сюжета в нём занимает история об американской лунной колонии, которую поместили в карантин из-за найденного неподалеку объекта инопланетного происхождения. Кларк также адаптировал сценарий под формат литературного романа, который выпустил в том же году. Тема лунных колоний была затронута и в более поздней его работе – “Рандеву с Рамой”.

Замечательная писательница Урсула ле Гуин поделилась своим видением колонизации, написав в 1971 году новеллу “Резец небесный”. Эта работа была удостоена премии “Локус” и дважды экранизирована. В ней представлена альтернативная реальность, в которой колонии на Луне появились к 2002 году и позже были атакованы враждебной инопланетной формой жизни.


Артемида (2017)

В 1973 году великий Айзек Азимов представил миру роман “Сами боги”, где целая отдельная глава была посвящена лунному поселению. “Лунатики” 1988 года от Кима Стенли Робинсона рассказывает о порабощённых шахтерах, вынужденных работать под поверхностью Луны и планирующих восстание.

В 2017 году Энди Уир (автор “Марсианина”) выпустил роман “Артемида”, в котором описал лунный город, чья экономика построена вокруг туризма. В ней много внимания уделено деталям повседневной жизни на Луне: работе с ядерными электростанциями и плавильными печами для алюминия, а также описаны комплексы для производства кислорода.

Предложения и планы

Самая ранняя запись рассуждений о присутствии человека на Луне датируется семнадцатым веком и принадлежит епископу Джону Уилкинсу. В его “Дискурсе о новом мире и другой планете” 1638-ого года он предсказал, что человечество однажды освоит полёты и построит лунную колонию. Впрочем, детальные и научно обоснованные предложения не появлялись до двадцатого века.

В 1901 году Герберт Уэллс написал роман “Первые люди на Луне”, где поведал историю о естественных обитателях Луны (селенитах), и в котором присутствовали элементы реальных научных исследований. В 1920 году Константин Циолковский (которого многие называют отцом космонавтики и ракетостроения) опубликовал роман “Вне земли”. Эта работа описывает колонизацию в масштабах всей Солнечной системы и досконально разбирает жизнь в космосе с точки зрения науки.

С началом космической гонки в 1950-х стало появляться множество концептуальных проектов от учёных, инженеров и архитекторов. Артур Кларк предложил строительство лунной базы, состоящей из обособленных надувных модулей, закопанных в лунный песок. В то же время предполагалось строительство большого купола, внутри которого находились бы работающий на водорослях очиститель воздуха, ядерный реактор и электромагнитные пусковые установки для запуска грузов и топлива в космос.

В 1959 году армия США инициировала исследование, известное как “Проект Горизонт”. Целью был план по созданию военного укрепления на Луне к 1967 году.

В том же году экс-директор лаборатории по исследованию горной промышленности при университете Колорадо Джон Райнхарт предложил проект лунной структуры, которая “могла бы плавать по неподвижному океану лунной пыли”. Идея была основана на популярной в то время теории о том, что на поверхности спутника существуют моря из зыбучего реголита, которые в глубину достигают больше мили.

Луна
Лунная база в представлении НАСА времен 1970 года. Авторы и права: NASA.

В 1961 году (в том же, когда президент Кеннеди анонсировал программу Аполлона) ВВС США разработали засекреченный доклад, который основывался на предыдущих армейских исследованиях и разработках. Известный под названием “проект Люнекс”, он предполагал доставку на Луну команды, целью которой было строительство военной базы под поверхностью Луны к 1968 году.

В 1962 году широкой публике было представлено исследование Джона Де Ника и Стэнли Занна “Лунное строительство”. Их концепт предлагал в качестве места для базы Море Спокойствия, которое и стало будущим местом приземления аппарата миссии Аполлон 11. В течение шестидесятых годов НАСА, вдохновившись архитектурными элементами программы Аполлон, активно занималась исследованиями и разработкой многих других проектов для лунных колоний, стремясь к наивысшей эффективности при наименьших затратах.

Колония
Будущая колония на Луне в представлении художника. Авторы и права: NASA.

В 1963 году Уильям Симс разработал исследование под названием “Архитектура лунной базы”. Его дизайн предполагал создание поселения и взлётной площадки под стенами одного из лунных кратеров. Это были трёхэтажные здания с окнами для обзора на верхнем ярусе. Эти же окна обеспечивали проникновение в помещение солнечных лучей. Энергия производилась с помощью ядерного реактора, а внутри самого комплекса находились офисные помещения, мастерские, лаборатории, жилые модули и ферма, чтобы команда могла самостоятельно обеспечивать себя едой, насколько это возможно.

Но очевидно, что самый значимый проект эпохи Аполлона был двухтомник “Сводное исследование лунной базы”, законченное к 1971 году североамериканской космической компанией Rockwell. В тексте предлагался концептуальный дизайн группы баз на лунной поверхности, внешний вид и функционал которых был основан на предыдущих разработках орбитальной лунной станции.

На текущий момент сразу несколько космических компаний имеют готовые задокументированные проекты по колонизации. В 2006 году Япония анонсировала план по созданию лунной базы к 2030 году. Россия заявила о таком же проекте, который будет построен к 2027-32 годам. В 2007 году Джим Берк из Международного Космического Университета Франции разработал проект “лунный Ноев ковчег” для спасения человеческой цивилизации от катаклизма планетарного масштаба.

Лунная база
Художественный концепт лунной базы, напечатанной на 3D-принтере. Атворы и права: ESA / Foster.

В августе 2014-ого представители НАСА встретились с лидерами космической индустрии чтобы обсудить эффективные способы строительства лунной базы в полярном регионе спутника к двадцать второму году. Позже они разработали концепт колонии, основанной на роботах и гелиостатах, а местом строительства был выбран южный полюс.

В 2016 году глава Европейского космического агентства Йохан-Дитрих Вернер предложил создать на Луне международную деревню, которая стала бы преемницей МКС. Строительство предлагалось основывать на сотрудничестве государств и частных компаний, как и в случае с космической станцией.

Вызовы

Излишне говорить, что строительство лунной колонии является очень затратным в плане времени, ресурсов и энергии делом. Хотя разработка многоразовых ракет существенно снизит стоимость индивидуальных запусков, отправка грузов к спутнику Земли всё ещё останется очень дорогим мероприятием.

Не стоит забывать и о множестве угроз естественного характера для живущих на Луне. К ним относятся экстремальные температуры (от -43 °С на темной стороне до 117 °С на солнечной) и метеоритные удары. Это связано с почти полным отсутствием атмосферы. Следовательно, база должна быть герметична и изолирована от разрушительного окружения.

Кроме того, из-за тонкой атмосферы и слабой магнитосферы уровень радиации на Луне значительно выше, чем на Земле. А во время высокой солнечной активности ситуация становится ещё хуже.

Возможные способы

С самого начала космической эпохи поднимался вопрос о том, как и где строить лунную базу. “Где” здесь имеет особую важность, ведь выбор грамотного места обусловлен необходимостью защиты строений и людей от космических угроз. Самая удачная локация – та, где естественный ландшафт может смягчить экстремальность условий. На данный момент лучшим вариантом считается самый большой известный кратер Эйткен, который находится на южном полюсе спутника.

Кратер на Луне
Бассейн Южный полюс — Эйткен (представленный в центре оттенками синего цвета) достигает 2500 километров в поперечнике и является одним из крупнейших кратеров Солнечной системы. Авторы и права: NASA / Goddard Space Flight Center/University of Arizona.

Одна из главных особенностей этого региона заключается в том, что он постоянно находится в тени, что приводит к более стабильным температурам. К тому же, несколько миссий уже подтвердили наличие там водяного льда, который можно добывать для производства водородного топлива и кислорода для поддержания жизни.

Кроме того, любые попытки колонизации потребуют применения аддитивных технологий вроде 3Д-печати, роботов и дистанционного управления. Строительство и обеспечение базы должно максимально полагаться на локальные ресурсы. Как НАСА, так и Европейское Космическое Агентство добились определённых успехов в разработке технологий обработки лунного грунта. Европейцы разработали метод строительства надувных зданий, покрытых бетонной смесью из лунного реголита, оксида магния и строительной соли. Американское агентство рассматривает похожий метод, который предполагает 3Д-печать базы из расплавленного микроволнами реголита, благодаря чему тот обретает свойства керамики.

Другое предложение рассматривает строительство подземных помещений с верхними этажами на уровне поверхности Луны. Рассматривается и такая идея, чтобы поселение располагалось внутри стабильных лавовых туннелей, что защитит постройки от космического вакуума и метеоритов, но вынудит бороться с повышенным давлением.

Есть даже предложение строительства соленоидной лунной базы, которая смогла бы генерировать собственный радиационный щит. Концепт был разработан гражданским инженером Марко Перони и представлен на форуме по космической индустрии в 2017 году. Строения в нём выглядят как прозрачные купола, покрытые высоковольтными кабелями. Такая оболочка создавала бы активное электромагнитное поле для защиты от радиации.

Изобилие льда в полярных регионах обеспечит поселенцев питьевой водой и в перспективе топливом и пригодным для дыхания кислородом. В условиях жёсткой экономии ресурсов туалеты не будут приспособлены для смывания отходов. Вместо этого их устройство позволит производить удобрения.

Полученный таким образом компост в сочетании с реголитом даст пригодную для ферм почву, для орошения которых можно использовать всё тот же локальный лёд. Такие решения необходимы для того, чтобы поселенцы обеспечивали себя ресурсами для жизни максимально самостоятельно, исключив слишком частые запуски кораблей с грузами с Земли.  

Лунную воду можно использовать как источник энергии если снабдить колонию электролитными батареями (в которых молекулы воды разделяются на кислород и водород). Ещё один способ – солнечные батареи на краях кратеров, с поселением внутри кольца. Другая альтернатива – ядерные реакторы и реакторы термоядерного синтеза. Последняя опция особенно привлекательна учитывая обилие в лунной породе гелия-3, который используется для работы подобных установок.

Потенциальная выгода

Строго говоря, строительство колонии на любом космическом объекте Солнечной системы влечёт за собой существенную пользу. Но поселение на ближайшем к Земле телу даёт особенные преимущества. Мы не только сможем проводить сложные исследования, вести добычу ресурсов и пожинать плоды новых технологий, но и сможем существенно облегчить будущие миссии по колонизации других планет и спутников.

Проще говоря, лунная колония станет важной ступенью для освоения Марса, Венеры, пояса астероидов и многих других тел. Имея станцию на поверхности или на орбите Луны, мы сэкономим миллиарды на стоимости подготовки и заправки кораблей для миссий в глубоком космосе.

Это одна из причин, по которой НАСА планирует создание платформы-шлюза на лунной орбите – LOP-G или “Лунные врата”. Европейское агентство уже изъявило желание участвовать в этой разработке совместно со своими американскими коллегами. Китай и Россия также обдумывают концепт орбитальной лунной станции для тех же самых целей.

Лунные исследования колоссально рентабельны. Изучая влияние низкой гравитации на человеческое тело, учёные смогут лучше подготовить космонавтов к длительным космическим путешествиям, миссиям на Марс или другие объекты. Эти исследования проложат путь к заселению людьми остальной части Солнечной системы.

Дальняя сторона Луны тоже предоставляет большие возможности для астрономии. Она не подвержена радиопомехам с Земли, а значит является отличным местом для размещения радиотелескопов. Отсутствие атмосферы идеально и для оптических телескопов.

А ещё у нас есть интерферометры вроде LIGO и Телескопа горизонта событий, которые смогут улавливать гравитационные волны и выдавать изображения чёрных дыр с более высокой эффективностью. Геологические исследования также получат мощный толчок к лучшему пониманию формирования системы Земля-Луна.

Лунная база
Художественное изображение лунной базы Альфа с кораблем SpaceX. Авторы и права: SpaceX.

Обилие на Луне ресурсов (таких как гелий-3 и различных ценных редкоземельных металлов) позволит развить экспортную экономику. Этому способствует и тот факт, что вторая космическая скорость на Луне значительно ниже земной – 2,4км/с против 11км/с. Всё из-за того, что гравитация там в 6 раз слабее, а значит запуски грузов обойдутся гораздо дешевле.

Разумеется, что лунная экономика будет неполноценна без туризма. Колония на поверхности и инфраструктура на орбите Луны сделают регулярные путешествия окупаемыми и даже прибыльными. Несложно представить, как это приведёт к развитию всех форм досуга – от курортов и казино до музеев и организации туристических экспедиций.

Перевод: Дмитрий Гришин (специально для ресурса UniverseTodayRu).

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *