Освоение Луны. Исследования космоса. Открытия. Пять планов колонизации луны

Самые холодные места на Земле и рядом не стоят близко к температуре лунной ночи - и создать базу, которая будет способна оградить поселенцев от такой температуры, очень нелегко. В течение многих десятилетий мысли о колонизации Луны волновали ученых и дальновидных людей. На экранах телевизоров и мониторов появлялись самые разные концепции лунных колоний.

Возможно, лунная колония будет следующим логичным шагом для человечества. Это наш ближайший сосед по звездам, который находится в каких-то 383 000 километрах от нас, что упрощает поддержку ресурсами. Кроме того, на Луне в избытке гелия-3, идеального топлива для термоядерных реакторов, которого на Земле очень мало.

Маршрут для постоянной лунной колонии теоретически набрасывали разные космические программы. Китай выразил заинтересованность в размещении базы на обратной стороне Луны. В октябре 2015 года стало известно, что Европейское космическое агентство и Роскосмос планируют ряд миссий к Луне, чтобы оценить возможности для размещения постоянных поселений.

Тем не менее у нашего спутника есть ряд проблем. Один оборот совершает за 28 земных дней, а лунная ночь длится 354 часа - больше 14 земных дней. Длинный ночной цикл означает существенный спад температур. Температура на экваторе варьируется от 116 градусов по Цельсию днем до -173 градусов ночью.

Лунная ночь будет короче, если разместить базу на Северном или Южном полюсе. «Есть много причин строить такую базу на полюсах, но необходимо учитывать и другие факторы, помимо часов солнечного света», говорит Эдмонд Троллоп, инженер по космическим операциям в Telespazio VEGA Deutschland. Как и на Земле, на полюсах может быть очень холодно.

На лунных полюсах Солнце будет перемещаться вдоль горизонта, а не по небу, поэтому придется выстраивать боковые панели (в форме стен), что усложнит строительство. Большая плоская база на экваторе собирала бы много тепла, но чтобы добраться до тепла на полюсе, придется строить вверх, а это непросто. «При разумно выбранном месте, разницу температур можно будет с легкостью контролировать», говорит Волкер Майвальд, ученый Немецкого аэрокосмического центра DLR.

Широкая вариативность температур в цикле дня и ночи означает, что придется обеспечивать лунные базы не только достаточной изоляцией от леденящего холода и жгучей жары, но и справляться с термическими напряжениями и тепловым расширением.

Тепловая защита
Первые роботизированные миссии на Луну, вроде советских миссий « », были спроектированы прожить один лунный день (две земных недели). Посадочные модули миссий NASA Surveyor могли возобновить работу на следующий лунный день. Но урон, нанесенный компонентам во время ночи, зачастую не позволял получить научные данные.

Луноходы советской космической программы с одноименным названием, которая проводилась в конце 60–70-х годов, включала элементы радиоактивного нагрева с хитроумной системой вентиляции, что позволило аппаратам прожить до 11 месяцев. Луноходы впадали в спячку ночью и запускались с солнцем, когда становилась доступна солнечная энергия.

Один из вариантов избежать высоких тепловых колебаний - закопать здание в лунный реголит. Этот порошкообразный материал, который покрывает поверхность Луны, имеет низкую теплопроводность и высокую устойчивость к солнечной радиации. Это значит, что он обладает сильными теплоизолирующими качествами, и чем глубже колония, тем выше тепловая защита. Кроме того, поскольку база будет нагреваться, а тепло на Луне передается плохо из-за отсутствия атмосферы, это снизит дальнейшее термическое напряжение.

Тем не менее, хотя идея «закопать» колонию, в принципе, была принята успешно, на практике это будет невероятно сложной задачей. «Я пока не видел проекта, который мог бы с этим совладать, - говорит Волкер. - Предполагают, это будут роботизированные строительные машины, которыми можно будет управлять удаленно».

Врезать или накрыть?
Другой метод, с помощью которого можно было достичь нужного результата, лежит в самой земле. Пенетраторы, способные пробить поверхность в процессе удара, уже предлагались (но в меньших масштабах) для нескольких лунных миссий, вроде японской Lunar-A и британского MoonLite (в настоящее время проект отложен, хотя идея посадки с проникновением была настолько убедительной, что ЕКА решило использовать ее для механизма быстрой доставки образцов для анализа с поверхности и подповерхности планеты или луны). Преимущество этой концепции в том, что база зарывается при столкновении, а значит подвергнется относительно умеренным термическим условиям прежде, чем будет защищена.

Тем не менее останется проблема с обеспечением энергией, поскольку типичный проект с проникновением предлагает лишь очень ограниченные возможности по использованию солнечной энергии. Есть также проблемы нагрузок высокого ускорения при столкновении и высокой точности, необходимая для наведения. «Силу столкновения, необходимую для зарывания структуры, будет очень трудно согласовать с необходимыми функциями пилотируемой базы», говорит Троллоп.

Альтернативой такому решению будет насыпать лунный реголит сверху на колонию, возможно, используя машины типа гидравлических экскаваторов. Но чтобы сделать это эффективно, придется работать быстро.

Если лунный реголит не получится насыпать на колонию, тогда над ней можно развернуть «шляпу» многослойной изоляции (MLI), которая предотвратит рассеивание тепла. Теплоизоляционные материалы MLI широко используются на космических аппаратах, защищая их от холода космоса.

Преимущество такого метода в том, что он позволяет использовать массивы солнечных батарей для сбора и хранения энергии в течение двухнедельного лунного дня. Но если будет собрано недостаточно энергии, придется учитывать и альтернативные методы генерации энергии.

Термоэлектрические генераторы могли бы обеспечивать колонию энергией в течение ночного цикла: при своей низкой эффективности они, впрочем, не имеют проблем с обслуживанием, поскольку не имеют движущихся частей. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) предлагают большую эффективность и имеют очень компактный источник топлива. Но базу придется экранировать от радиации, при этом позволив ей передавать тепло. Логистика установки генератора со съемным радиоактивным изотопом кишит проблемами: риски будут на всем пути, от взлета с Земли до посадки на Луну, наряду с проблемами политики и безопасности.

Можно было бы использовать и реакторы ядерного деления, но с ними будет еще больше проблем, включая перечисленные выше.

А если будут разработаны термоядерные реакторы, их тоже можно будет использовать на Луне, учитывая избыток гелия-3. Также могут пригодиться батареи - вроде литий-ионных - при условии достаточной генерации солнечной энергии за две недели ночного цикла.

Есть идея обеспечить энергией станцию на поверхности во время ночного цикла с помощью орбитального спутника, который будет передавать энергию через микроволны или лазер. Исследование этой идеи проводилось 10 лет назад. В ходе исследования выяснилось, что для большой лунной базы, требующей сотни киловатт энергии, поставляемой с орбиты 50-киловаттным лазером, ректенна (тип антенны, которая конвертирует электромагнитную энергию в прямой электрический ток) будет 400 метров в диаметре, а на спутнике - 5 квадратных километров солнечных батарей. На Международной космической станции порядка 3,3 кв. км солнечных панелей.

Несмотря на значительные трудности в строительстве колонии, которая должна будет противостоять суровому ночному лунному циклу, они не являются непреодолимыми. При соответствующей тепловой защите и соответствующей системе выработки энергии во время длинной двухнедельной ночи, мы можем получить лунную колонию уже в ближайшие двадцать лет. И тогда сможем обратить свой взор подальше.

Спасибо за новость порталу

Слово "Луна" возникло из праславянского слова "luna". Это слово имеет индоевропейское происхождение – от слова "louksna", что означает «светлоокая». От этого же слова возникло и латинское "luna".

Возраст Луны ученые сумели определить методом основанном на скорости распада изотопа вольфрама-182, найденного в, привезенных на Землю, образцах лунного грунта. Возраст лунных камней был оценен в 4 млрд. 527 млн. лет с допустимой погрешностью ±30 млн. лет.

В среднем, расстояние от Земли до Луны составляет 384 400 километров. При этом путь на Луну на автомобиле займет 130 дней. Путешествие на ракете займет 13 часов. Для путешествия на скорости света потребуется всего 1,52 секунды.

Согласно этой теории происхождения Земли, планета Тейя размером с врезалась по касательной траектории в раннюю Землю. Это выплеснуло камни и обломки , из которых под действием притяжения Земли образовалось огромное кольцо вокруг Земли, которые позже слиплись вместе, чтобы сформировать Луну.

Не все полнолуния имеют одинаковый размер. Их размер варьируется в зависимости от того, находится Луна в апогее (далеко) или перигее (поблизости). Луна, как правило, на 14% больше, когда она в перигее.

Когда Луна находится в апогее, приливы и отливы, погода, как правило, более предсказуемы. Когда Луна находится в перигее), повышенная гравитация может создать большие приливы и более неустойчивую погоду.

Первое полнолуние которое наступилот в зимнее солнцестояние, 22 декабря, который обычно называют первым днём зимы, произошло в 1999 году. Так как полнолуние на зимнее солнцестояние произошло в сочетании с лунным перигеем (точка на орбите Луны, которая наиболее близка к Земле), Луна показалась примерно на 14% больше, чем она выглядит в апогее (точка эллиптической орбиты, наиболее удаленная от Земли).

Луна имела некогда бурную историю. Она подвергалась поздней тяжелой бомбардировке (LHB) или "лунному катаклизму", где-то 3-4 миллиарда лет назад. За это время Луна была сильно засыпана метеоритами.

Луна не круглая - она имеет форму яйца.

Ядро Луны составляет 2-4% от её массы, в то время как ядро Земли составляет около 30% от её массы.

Луна в 400 раз меньше, чем Солнце, но и в 400 раз ближе к Земле, так что с Земли, Луна и Солнце на взгляд примерно одинакового размера.

Лунотрясения , которые происходят в нескольких километров ниже поверхности Луны, могут быть результатом гравитационного притяжения Земли. Инженеры говорят, что они могут стать исключающим фактором для строительства лунных баз.

Когда 4,6 миллиарда лет назад, образовалась Луна она была от Земли на расстоянии 22 530 километров. Луна выглядела на небе в 3 раза больше, чем сейчас.

Так как Луна не имеет собственной атмосферы, температура её поверхности колеблется от менее -80 ° до +200 ° по Цельсию, а тела падают со скоростью свободного падения.

Самый большой ударный кратер в Солнечной системе находится на Луне. Называется он Бассейн Южного полюса - Эйткена. Этот гигантский кратер на обратной стороне Луны составляет 2500 километров в диаметре.

Самый большой лунный кратер видимый с Земли (на видимой стороне Луны) является кратером Байи, у которого диаметром равен 295 километрам.

Диаметр Луны составляет 3475 километров, что примерно в четыре раза меньше чем у Земли. Примерно 49 лун можно было бы вместить в Землю.

Гравитации Луны замедляет скорость вращения Земли. Много лет назад, она вращалась намного быстрее и земные дни были намного короче.

Вся поверхность Луны покрыта слоем измельченных и порошкообразных пород называемых реголитом (от греческого "rhegos" одеяло + "литос" скала). Пыль является результатом бомбардировки из космоса крошечными микрометеоритами на протяжении многих миллионов лет.

Солнечные затмения происходит каждые 1-2 года, но полные затмения можно видеть только лишь раз в несколько сотен лет. Тень от Луны мчится по Земле со скоростью сотни километров в час, поэтому затмение успевает закончится в течение нескольких минут.

Лунотрясения достигают своего пика примерно через каждые 14 дней, в то время, когда Луна находится ближе всего к Земле.

Из-за отсутствия атмосферы, на Луне нет сумерек вплоть до наступления полной темноты и рассвета. Зато видна четка линия которая разделяет свет и тьму которая называется терминатором.

Восход Луны меняется согласно 18,6-летнему циклу. Древние цивилизации понимали этот сложный цикл и строили архитектурные сооружения, которые отслеживали движение Луны.

Во время полнолуния и новолуния, Луна и Солнце выстраиваются в одну линию с Землей. Дополнительная сила тяжести создает в моря и океанах высокие волны, называемые "весенними приливами" (которые не имеют ничего общего с сезоном года). В первом и третьем кварталах лунной фазы, когда Солнце и Луна образуют прямой угол с Земли, приливы слабее и называются "квадратурными приливами".

Луна по массе равна 1/6 массе Земли. Это означает, что костюмы космонавтов, который весят 80 килограмм на Земле весят всего около 13 килограмм на Луне. Мировой рекорд прыжка в длину составляет около 8,95 метров. Максимальная прыжка человека на Луне составляет около 30 метров.

Лунные затмения

Лунное затмение, когда Земля находится между Солнцем и Луной, длится дольше, чем солнечное затмение, потому что тень Земли намного больше лунной.

Кольцеобразное затмение происходит из-за того, что Луна слишком мала, чтобы загородить собой весь солнечный свет и оставляет видимое кольцо света. Такое тип затмения происходит потому, что орбита Луны не является идеальным кругом.

Вращение Луны

Луна вращается против часовой стрелки, с запада на восток.

Так как одна стороны Луны всегда обращена , у Луны занимает столько же времени, чтобы сделать поворот вокруг Земли.

День на Луне, от одного восхода солнца до следующего, длится в среднем около 29 земных суток. С Луны, Земля, почти в четыре раза превышает размер полной Луны видимой с Земли, и она никогда не движется по небу Луны.

Земля вращается со скоростью 1000 миль в час. Луна вращается примерно в 100 раз медленнее.

Вращения Луны проявляется в виде небольшого раскачивания что позволяет увидеть небольшой кусочек обратной стороны Луны. Тем не менее, обратная сторона была совершенно неизвестна, пока летательный аппарат Советского Союза Луна-3 не сфотографировал её в 1959 году.

Луна и человек

Христианская Каталическая Пасха рассчитывается по лунному циклу. Этот праздник отмечают в первое воскресенье после первого полнолуния, следующего после дня весеннего равноденствия.

Древнейшие символы женского плодородия, возрождения были связаны с Луной во многих мифических традиций.

Луне, как богине, поклонялись во многих древних культурах. Древние греки и римляне имели даже три лунных богини олицетворяющих изменение фаз Луны. Артемида (Диана) была новой луны, Селена была полной луной, а Геката была тёмной стороне Луны.

Аристотель и Плиний Старший считали, что полная луна влияет на воду в мозгу человека, вызывая безумие и иррациональное поведение.

Древние китайцы считали, что небесный дракон глотал Солнце во время затмения. Поэтому они очень сильно шумели, чтобы напугать дракона и прогнать его прочь.

В алхимии Луна была символом серебра.

В астрологии Луна представляет собой внутреннюю природу человека. Лунный знак определяет эмоциональное и подсознательное состояние человека. В западной астрологии Луна связана с материнством, в то время как Солнце, связанные с отцом.

Луна изображена на гербах и флагах многих восточных стран: Лаоса, Монголии, Палау, флаге саамов, флаге шанов (Мьянма). в виде полумесяца Луна отображается на флагах Османской империи, Турции, Туниса, Алжира, Мавритании, Азербайджана, Узбекистана, Пакистана, Турецкой республики Северного Кипра.

Самой древней известной карте Луны уже более 5000 лет. Она была найдена высеченной в скале в доисторической гробнице Ноз, графстве Мит, в Ирландии. До этого древней известной картой Луны была карта Леонардо да Винчи, которая была создана примерно в 1505 году.

Первым человеком, который сумел нарисовать карту Луны, наблюдая за ней в телескоп, был британский астроном Томас Харриет (ок. 1560-1621 гг.).

В 1881 году Жюллем Янссеном был составлен первый "Фотографический атлас Луны".

13000-летняя кость орла найденная во Франции, служила в качестве счетной палочки для отслеживания фаз луны.

Освоение Луны человеком

Луна - единственное место в Солнечной системе, за исключением Земли, где реет флаг человеческой расы.

Первый зонд достигший поверхности Луны был советский космический зонд "Луна-2". Он совершил аварийную посадку на Луну в 1959 году. Первый зонд, "Луна-1", пролетел мимо луны 3на расстоянии 5000 километров.

Средний настольный компьютер имеет в 10 раз больше вычислительной мощности, чем у того, который был использован для осуществления мягкой высадки человека на Луну.

Советская "Луна-9" совершила первую мягкую посадку на поверхность Луны, доказав, что стабильная посадка на Луну возможна. До тех пор астрономы не обеспокоены тем, что космический аппарат может погружаться в лунную поверхность.

Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны.

Шесть экипажей "Апполона" доставили на Землю в общей сложности 385 килограмм Луны.

Последний человек, который стоял на поверхности Луны, был Юджин Сернан, в 1972 году. Команда "Аполлона-17" была последней из людей на Луне. Юджин Сернан и Харрисон Шмит проехали в лунной коляске порядка 34 километров. 11 декабря 1972 они оставили на Луне мемориальную доску, на которой написано: "Здесь Человек завершил своё первое исследование Луны, декабрь 1972 г. н.э. Пусть дух мира, с которым мы прибыли, отразится в жизнях всего человечества".

Последние слова которые произнес Юджин Сернан на Луне были: "Сегодняшний вызов Америки определил судьбу людей завтра".

Поскольку поверхность Луны не имеет воздуха и воды, след астронавта может оставаться на Луне в течении многих миллионов лет.

Согласно Договору по космосу, Луна находится в той же юрисдикции, как и международные воды. Договор также говорит, что Луна может быть использована любым государством только в мирных целях, а также запрещает размещение оружия массового уничтожения или военных баз любого рода на Луне.

В ноябре 2009 года НАСА объявило, что она обнаружила воду на Луне, которая может позволить развитию космических станций на Луне. Вода которая находится на Луне имеет возраст в миллиарды лет, что может дать ученым ключ к раскрытию истории всей Солнечной системы.

С Земли видны только 59% Луны.

Фраза "однажды на голубую Луну" традиционно относится к невозможному событию или событию, которое случается очень редко. Термин "голубая луна" имеет свои корни в старинном английском слове "belewe", что в переводе означает "предатель", так как дополнительное полнолуние перед Великим постом называлось "предательской луной". Ученые полагают, что в конечном итоге слово "belewe" превратилось в слово "blue" - синий цвет.

В середине XX века в журнале "Farmer’s Almanac by Sky and Telescope" авторы ошибочно отнесли "Голубую Луну ко второму полнолунию, случающемуся в течение одного календарного месяца. Луна действительно может быть синеватой, но только в том случае, если в воздухе имеются частицы, которые больше, чем длина волны красного света (0,7 микрона), что чаще возникает во время вулканических извержений или сильных лесных пожаров.

Для стран, религии которых, издревле поклонялись Луне, Новый год начинает с первого новоголуния.

Для стран, исповедующих Ислам, рождение новой Луны один раз в году знаменует приход месяца усиленного поста - Рамадана.

Луна - восемнадцатая карта Таро.

На Луне существуют два основных типа местности: светлая и темная. Яркие местности называется "высокогорьями", потому что она выше. Темные местности называются лунным морями (на латыни означает "море") и ниже по высоте. Высокогорья, как правило, старше морей по происхождению. Ученые пока не знают, почему моря, которые составляют 16% от луны, сосредоточены в основном на видимой стороне Луны.

На Луне находится кратер Дарвина. Он не имеет никакого отношения к знаменитому исследователю, придумавшего теорию эволюции. Однако, кратер назван в честь его сына, предложившего одну из теорий возникновения Луны.

Гравитационная сила Луны по отношению к Земле замедляет вращение Земли примерно на 1,5 миллисекунды в столетие и поднимает Луну на более высокую орбиту примерно на 3,8 см в год.

Компас не будет работать на Луне, потому что она не имеет глобального магнитного поля.

Хотя полная луна кажется яркой, на самом деле она отражает только 7% солнечных лучей.

Странные цветные огни иногда замечали на поверхности Луны. Ученые считают, что эти огни делают газы, которые просачиваются из глубин Луны.

Слова "месяц" и "менструация" связаны со словом «Луна».

Первый полет человека на Луну на корабле "Аполлон-11", занял около 4 дней и 6 часов, чтобы добраться до Луны.

Меркурий и Венера являются единственными планетами в нашей Солнечной системе, которые не имеют собственных лун.

Хотя луны в Солнечной системе очень сильно отличаются друг от друга, у них есть по крайней мере две общие черты: они вращаются вокруг планеты и отражают свет от Солнца.

Есть три вида лунной породы: базальт (темный), анортозит (свет), и брекчии (смесь нескольких пород). Эти типы пород также можно найти на Земле.

Луна является пятым по размеру спутником в нашей солнечной системе. Это самый крупный спутник по отношению к размеру его планеты. Вторая плотная луна есть у Юпитера - Ио.

Обратная сторона Луны на самом деле не всегда темная. Она отражает свет так часто, как этой стороне, один раз в лунный день, во время новой фазы Луны (когда Земля стороне, обращенной полностью темный).

Луна движется не по орбите вокруг экватора Земли, как и многие другие луны планет. Она имеет склонение на 20-30°.

Через 500 миллионов лет Луна будет на 19000 километров дальше от Земли, чем сейчас. Когда она будет так далеко, полных затмений не будет наблюдаться.

Только 12 человек были на Луне: астронавты на миссиях Apollo с 1969 по 1972 год.

Полная луна примерно в пять раз ярче, чем полумесяц.

Поверхностный слой противоположной стороны Луны толще.

После первых успехов по изучению Луны (первая жесткая посадка зонда на поверхность, первый облет с фотографированием невидимой с Земли обратной стороны) перед учеными и конструкторами СССР и США, задействованными в «лунной гонке», объективно встала новая задача. Нужно было обеспечить мягкую посадку исследовательского зонда на поверхность Луны и научиться выводить на ее орбиту искусственные спутники.

Задача эта была непростой. Достаточно сказать, что Сергею Королеву, руководившему ОКБ-1, так и не удалось этого добиться. В 1963-1965 было осуществлено 11 запусков космических аппаратов (каждый удачно запущенный получал официальный номер серии «Луна») с целью мягкой посадки на Луне, и все они потерпели неудачу. Между тем, загруженность ОКБ-1 проектами была чрезмерной, и в конце 1965 года Королев был вынужден передать тему мягкого прилунения в КБ Лавочкина, которым руководил Георгий Бабакин. Именно «бабакинцам» (уже после смерти Королева) удалось войти в историю благодаря успеху «Луны-9».

Первая посадка на Луну

(Нажмите на картинку, чтобы посмотреть схему прилунения космического аппарата)

Вначале станция «Луна-9» 31 января 1966 года была доставлена ракетой на орбиту Земли, а затем с нее отправилась в сторону Луны. Тормозной двигатель станции обеспечил гашение посадочной скорости, а надувные амортизаторы защитили посадочный модуль станции от удара о поверхность. После их отстрела модуль развернулся в рабочее состояние. Полученные от «Луны-9» за время связи с ней первые в мире панорамные изображения лунной поверхности подтвердили теорию ученых о поверхности спутника, не покрытой значительным пылевым слоем.

Первый искусственный спутник Луны

Вторым успехом «бабакинцев», использовавших задел ОКБ-1, стал первый лунный искусственный спутник. Старт космического аппарата «Луна-10» состоялся 31 марта 1966 года, а успешный вывод на окололунную орбиту - 3 апреля. За более чем полуторамесячный период научные приборы «Луны-10» исследовали Луну и окололунное пространство.

Достижения США

Тем временем США, уверенно шедшие к своей главной цели - высадке человека на Луне, стремительно сократили разрыв с СССР и вырвались вперед. Пять космических аппаратов серии Surveyor совершили мягкое прилунение и провели важные исследования в местах посадки. Пять орбитальных картографов Lunar Orbiter составили детальную карту поверхности с высоким разрешением. Четыре испытательных пилотируемых полета космических кораблей Apollo, в том числе два с выходом на орбиту Луны, подтвердили правильность принятых при разработке и проектировании программы решений, а техника доказала свою надежность.

Первая высадка человека на луне

В экипаж первой лунной экспедиции вошли астронавты Нил Армстронг, Эдвин Олдрин м Майкл Коллинз. Космический корабль Apollo 11 отправился в полет 16 июля 1969 года. Гигантская трехступенчатая ракета Saturn V отработала без замечаний, и Apollo 11 отправился к Луне. Выйдя на окололунную орбиту, он разделился на орбитальный модуль Columbia и лунный модуль Eagle, пилотируемый астронавтами Армстронгом и Олдрином. 20 июля он прилунился на юго-западе Моря Спокойствия.

Спустя шесть часов после посадки, Нил Армстронг вышел из кабины лунного модуля и в 2 часа 56 минут 15 секунд по всемирному времени 21 июля 1969 года впервые в человеческой истории ступил на лунный реголит. Вскоре к командиру первой лунной экспедиции присоединился Олдрин. Они провели на поверхности Луны 151 минуту, разместили на ней атрибутику и научную аппаратуру, взамен загрузив в модуль 21,55 кг лунных камней.

Окончание «лунной гонки»

Оставив на поверхности посадочный блок, взлетная ступень Eagle стартовала с Луны и состыковалась с Columbia. Воссоединившись, экипаж направил Apollo 11 к Земле. Затормозившись в атмосфере со второй космической скоростью, командный модуль с астронавтами после более чем 8-суточного полета мягко опустился в волны Тихого океана. Главная цель «лунной гонки» была достигнута.

Обратная сторона луны

(Фотоснимок обратной стороны Луны с приземлившегося аппарата "Чаньэ-4" )

Это сторона невидимая с Земли. 27 октября 1959 года с лунной орбиты обратную сторону сфотографировала советская космическая станция "Луна-3", а спустя более полувека 3 января 2019 года китайский космический аппарат "Чаньэ-4" успешно приземлился на поверхность обратной стороны и прислал первый снимок с ее поверности.

Продемонстрировали практическую осуществимость полёта на Луну (будучи при этом очень дорогостоящими проектами), они в то же время охладили энтузиазм создания лунной колонии. Это было вызвано тем, что анализ образцов пыли, доставленных космонавтами, показал очень низкое содержание в ней лёгких элементов [ ] , необходимых для поддержания жизнеобеспечения.

Несмотря на это, с развитием средств космонавтики и удешевлением космических полётов, Луна представляется первичным объектом для основания базы. Для учёных лунная база является уникальным местом для проведения научных исследований в области планетологии , астрономии , космологии , космической биологии и других дисциплин. Изучение лунной коры может дать ответы на важнейшие вопросы об образовании и дальнейшей эволюции Солнечной системы , системы Земля - Луна, появлении жизни. Отсутствие атмосферы и более низкая гравитация позволяют строить на лунной поверхности обсерватории , оснащённые оптическими и радиотелескопами , способными получить намного более детальные и чёткие изображения удалённых областей Вселенной, чем это возможно на Земле, а обслуживать и модернизировать такие телескопы гораздо проще, чем орбитальные обсерватории.

Луна обладает и разнообразными полезными ископаемыми, в том числе и ценными для промышленности металлами - железом , алюминием , титаном ; кроме этого, в поверхностном слое лунного грунта, реголите , накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3 , который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов . В настоящее время идут разработки методик промышленного получения металлов, кислорода и гелия-3 из реголита; найдены залежи водяного льда.

Глубокий вакуум и наличие дешёвой солнечной энергии открывают новые горизонты для электроники , металлургии , металлообработки и материаловедения . Фактически условия для обработки металлов и создания микроэлектронных устройств на Земле менее благоприятны из-за большого количества свободного кислорода в атмосфере, ухудшающего качество литья и сварки, делающего невозможным получение сверхчистых сплавов и подложек микросхем в больших объёмах. Также представляет интерес выведение на Луну вредных и опасных производств.

Луна, благодаря своим впечатляющим ландшафтам и экзотичности, также выглядит как весьма вероятный объект для космического туризма , который может привлечь значительное количество средств на её освоение, способствовать популяризации космических путешествий, обеспечивать приток людей для освоения лунной поверхности. Космический туризм будет требовать определённых инфраструктурных решений . Развитие инфраструктуры, в свою очередь, будет способствовать более масштабному проникновению человечества на Луну.

Существуют планы использования лунных баз в военных целях для контроля околоземного космического пространства и обеспечения господства в космосе .

Гелий-3 в планах освоения Луны

Создание станции - не только вопрос науки и государственного престижа, но и коммерческой выгоды. Гелий-3 - это редкий изотоп, стоимостью приблизительно 1200 долларов США за литр газа , необходимый в ядерной энергетике для запуска термоядерной реакции . На Луне его количество оценивается в тысячи тонн (по минимальным оценкам - 500 тысяч тонн ). Плотность жидкого гелия-3 при температуре кипения и нормальном давлении равна 59 г/л, а в газообразном виде примерно в 1000 раз меньше, следовательно, 1 килограмм стоит более 20 миллионов долларов, а весь гелий - более 10 квадриллионов долларов (около 500 нынешних ВВП США).

При использовании гелия-3 не возникает долгоживущих радиоактивных отходов , и поэтому проблема их захоронения, так остро стоящая при эксплуатации реакторов на делении тяжёлых ядер, отпадает сама собой.

Однако существует и серьёзная критика этих планов. Дело в том, что для зажигания термоядерной реакции дейтерий+гелий-3 необходимо нагреть изотопы до температуры в миллиард градусов и решить задачу удержания нагретой до такой температуры плазмы. Современный технологический уровень позволяет удержать плазму, нагретую лишь до нескольких сотен миллионов градусов в реакции дейтерий +тритий , при этом почти вся энергия, полученная в ходе термоядерной реакции, затрачивается на удержание плазмы (см. ITER). Поэтому реакторы на гелии-3 многими ведущими учёными, например, академиком Роальдом Сагдеевым , выступившим с критикой планов Севастьянова, считаются делом отдалённого будущего. Более реальными с их точки зрения является разработка на Луне кислорода , металлургия , создание и запуск космических аппаратов, в том числе ИСЗ , межпланетных станций и пилотируемых кораблей.

Вода

Лунные электростанции

Ключевые технологии имеют, по оценке НАСА, уровень технологической готовности 7/10. Рассматривается возможность производства большого объёма электроэнергии, равного 1 Вт. При этом стоимость лунного комплекса оценивается примерно в 200 трлн долл. США. В то же время стоимость производства сравнимого объёма электроэнергии наземными солнечными станциями - 8000 трлн долл. США, наземными термоядерными реакторами - 3300 трлн долл. США, наземными угольными станциями - 1500 трлн долл. США .

Практические шаги

Лунные базы в первой «Лунной гонке»

Внешние изображения
Проекты лунных баз
	Эскиз процесса возведения лунной базы по проекту, разработанному инженерами компании Дженерал электрик

В США прорабатывались аванпроекты лунных военных баз Лунэкс (Lunex Project) и Горизонт (Project Horizon) , а также имелись технические предложения по лунной базе Вернера фон Брауна .

В первой половине 1970-х гг. под рук. академика В. П. Бармина московскими и ленинградскими учёными разрабатывался проект долговременной лунной базы, в котором, в частности, изучались возможности обваловки обитаемых сооружений направленным взрывом для защиты от космического излучения (изобретения А. И. Мелуа с использованием технологий Альфреда Нобеля). Более детально, включая макеты экспедиционных транспортных средств и обитаемых модулей , был разработан проект лунной базы СССР «Звезда» , который должен был быть реализован в 1970-х-1980-х гг. как развитие советской лунной программы , свёрнутой после проигрыша СССР в «лунной гонке» с США.

Lunar Oasis

В октябре 1989 года на 40-м конгрессе Международной авиационной федерации сотрудники НАСА Майкл Дьюк (Michael Duke), глава подразделения исследований Солнечной системы Космического центра имени Линдона Джонсона в Хьюстоне, и Джон Ньехофф (John Niehoff) из Science Applications International Corporation (SAIC) представили проект лунной станции Lunar Oasis. До сих пор этот проект считается весьма проработанным и интересным по ряду основных решений, одновременно оригинальных и реалистичных. Десятилетний проект Lunar Oasis предполагал три стадии, суммарно предусматривавшие 30 полётов, половина из которых пилотируемые (по 14 т груза); беспилотные старты оценивались по 20 т груза каждый.

Авторы называют стоимость проекта равным четырём программам «Аполлон», а это примерно $550 млрд в ценах 2011 года. Учитывая, что время реализации программы предполагалось весьма значительным (10 лет), ежегодные расходы на неё составили бы около $50 млрд. Для сравнения можно указать на то, что в 2011 году затраты на содержание американских войск в Афганистане достигли $6,7 млрд в месяц, или $80 млрд в год.

Лунные базы в «Лунной гонке» XXI века

К 2050 году планируется построить обитаемую базу и полигон по добыче полезных ископаемых .

Европейский проект

Проблемы

Длительное присутствие человека на Луне будет требовать решения ряда проблем. Так, атмосфера Земли и магнитное поле задерживает бо́льшую часть солнечной радиации. В атмосфере также сгорает множество микрометеоритов . На Луне без решения радиационной и метеоритной проблем невозможно создание условий для нормальной колонизации. Во время солнечных вспышек создаётся поток протонов и других частиц , способных представлять угрозу для космонавтов. Однако эти частицы обладают не слишком большой проникающей способностью, и защита от них является решаемой проблемой. Кроме того, данные частицы обладают низкой скоростью, а значит, есть время для того чтобы спрятаться в антирадиационные укрытия. Гораздо большую проблему представляет жёсткое рентгеновское излучение . Расчёты показали , что астронавт после 100 часов на поверхности Луны с вероятностью 10 % получит опасную для здоровья дозу (0,1 Грея ). В случае же солнечной вспышки опасную дозу можно получить в течение нескольких минут.

Отдельную проблему представляет лунная пыль . Лунная пыль состоит из острых частиц (поскольку нет сглаживающего влияния эрозии), а также обладает электростатическим зарядом. В результате лунная пыль проникает везде и, обладая абразивным действием, уменьшает срок работы механизмов (а попадая в лёгкие, - становится смертельной угрозой здоровью человека и может вызвать рак лёгких ).

Коммерциализация также не очевидна. Необходимость в больших количествах гелия-3 пока отсутствует. Наука ещё не смогла достичь контроля над термоядерной реакцией. Самым многообещающим проектом в этом отношении на данный момент (конец 2018 года) является масштабный международный экспериментальный реактор ИТЭР , строительство которого предполагается закончить к 2025 году. После этого последует порядка 20 лет экспериментов. Промышленное использование термоядерного синтеза ожидается не ранее 2050 года по самым оптимистическим прогнозам. В связи с этим, до этого времени добыча гелия-3 не будет представлять промышленного интереса. Космический туризм также нельзя назвать движущей силой освоения Луны, поскольку требуемые на данном этапе вложения не смогут окупиться в разумное время за счёт туризма, что показывает опыт космического туризма на МКС, доходы от которого не покрывают и малой доли затрат на содержание станции. [ ]

Такое положение вещей приводит к тому, что высказываются предложения (см. Роберт Зубрин «A Case for Mars») освоение космоса сразу начинать с Марса .

Фильмография

См. также

Примечания

1. Артур Кларк . Бросок на Луну
2. Лысенко М.П., Каттерфельд Г.Н., Мелуа А.И. О зональности грунтов на Луне // Изв. Всес.Геогр. Об-ва. - 1981. - Т. 113 . - С. 438-441 .
3. Академик Б. Е. Черток «Космонавтика в XXI веке» (неопр.) (недоступная ссылка) . Проверено 22 февраля 2009. Архивировано 25 февраля 2009 года.
4. Лунные полюса могут стать обсерваториями - ученый (неопр.) . РИА Новости (1 февраля 2012). Проверено 2 февраля 2012. Архивировано 31 мая 2012 года.
5. К 2015 году Россия создаст станцию на Луне , Kommersant.ru, 25.01.2006.
6. Christina Reed (Discovery World). The Fallout of a Helium-3 Crisis (неопр.) (19 февраля 2011). Архивировано 9 февраля 2012 года.
7. 3D News. Колонизация Солнечной системы отменяется (неопр.) (4 марта 2007). Проверено 26 мая 2007.
8. Принесенные солнечным ветром (неопр.) . Эксперт (19 ноября 2007). Архивировано 9 февраля 2012 года.
9. Популярная механика. Лунная сенсация. (неопр.) . PopMech (25 сентября 2009).

Большинство мировых учёных сходятся во мнении, что колонизация Луны – лишь вопрос времени. Из века в век, из тысячелетия в тысячелетие человек шёл, плыл, ехал в неведомые дали. В незнакомых ему ранее местах он селился, начинал добывать ресурсы, охотиться, следом шли торговля и производство. Почему же с Луной должно быть иначе?

Луна – наш естественный спутник

Луна – естественный спутник планеты Солнечной системы Земля. Вращается она по орбите с радиусом около 400 тысяч километров, представляет собой почти идеальный шар диаметром порядка 3500 км.

Согласно самой популярной теории, более 4 миллиардов лет назад в результате столкновения только что сформировавшейся Земли с другой планетой, поменьше. В результате скользящего удара железные ядра обеих планет слились и достались Земле, а из более лёгких элементов, составлявших кору, выброшенных в космос, постепенно «слепилась» Луна. Поэтому лунный грунт небогат железом, другими тяжёлыми элементами, золотом, ураном, состоит он в основном из реголита. Грунт, похожий на лунный, легко получить в лаборатории, измельчив в мелкую пыль смесь песка и стекла.

Луна и Земля

На Луне в качестве мельницы выступают мельчайшие космические частицы, постоянно, на протяжении миллиардов лет, бомбардирующие поверхность.

Что мы там найдём?

Как известно, земляне уже успели побывать на Луне. И, учитывая, что с момента последнего визита туда астронавтов НАСА прошло порядка полувека, и технологии всё это время не стояли на месте, вопрос технической возможности отправки космонавтов на поверхность нашего спутника сегодня не стоит. Решаем сегодняшними научно-техническими возможностями так же и вопрос строительства постоянно действующей лунной базы. Вопрос в другом – в средствах.

Профинансировать такой проект не под силу в одиночку какой-либо фирме или корпорации, даже для целой страны, пусть такой мощной и богатой как США расходы по миссии влетят «в копеечку». Отсюда возникает вопрос: а зачем, собственно, тратить кучу финансовых средств и материальных ресурсов, времени, рисковать жизнями людей ради освоения Луны, какая от этого выгода человечеству?

Как показывают последние исследования, проведённые американскими аппаратами с лунной орбиты, в кратерах, расположенных в полярных районах, на дно которых никогда не проникает солнечный свет, скорее всего, имеются залежи водяного льда. А вода – это фактор, значительно облегчающий будущую колонизацию Луны. Запасы льда это: отсутствие необходимости завозить воду для нужд станции с Земли, кислород для дыхания и, наконец, водород – основной компонент топлива для ракет. Но это – то, что необходимо для жизнедеятельности колонистов, а что оттуда привезут они на Землю?

Изотоп Гелия «Гелий-3» — вот бонус и даже джек-пот будущих лунных поселенцев. Атом гелия с двумя протонами и одним (вместо традиционных двух) нейтроном. Лунный реголит за миллионы лет накопил большое количество этого изотопа, содержание его на Луне в сотни раз больше чем на Земле. Использование же Гелия-3 в получении энергии, по подсчётам учёных, могло бы обеспечить землян на несколько тысячелетий вперёд.

Что нужно преодолеть

Человеку, высадившемуся на поверхность Луны, необходимо будет решить сразу несколько проблем. Первая – . Наш спутник в отличие от Земли не имеет , поэтому весь солнечный ветер (α, β и γ − радиация) станет нещадно атаковать поселенцев. Лунные миссии, осуществлённые американцами, не были продолжительными и астронавты не получили чрезмерных доз радиации, другое дело постоянно действующая база. Выход видится в освоении лунных пещер – лавовых трубок, аналогичных земным.

Не совсем гостеприимны и климатические условия на Луне. Сколь-нибудь существенной атмосферы спутник Земли не имеет. Ночью грунт охлаждается до -200 °С, солнечная же сторона нагревается более чем до + 150 °С.

Лунная колония в представлении художника

Но эти проблемы люди научились преодолевать. А вот по настоящему сдерживают освоение спутника Земли с целью добычи топлива две проблемы. С одной стороны это отсутствие на Земле законченных и эффективных технологий получения энергии путём осуществления управляемой термоядерной реакции (термоядерная энергетика находится ещё в зачаточном состоянии). С другой стороны это колоссальная стоимость транспортировки добытого топлива космическими аппаратами.

Очевидно, что пока не произойдёт прорыва в области атомной энергетики и в области технологий космических полётов, освоение и колонизация Луны не будет иметь широких масштабов.