Выбор места базы

Выбор места лунной базы определяется несколькими основными факторами. Прежде всего, район базирования должен удовлетворять требованиям максимального содержания интересующих нас сырьевых ресурсов и наименьших затрат, включая обустройство.

Координаты этого района должны обеспечивать минимум затрат на транспортные космические операции с учетом требований максимальной безопасности персонала базы, когда ее инфраструктура еще недостаточно развита и степень самообеспечения низка. Кроме того, в районе базирования рельеф должен быть удобен для размещения комплексов базы и иметь профиль, безопасный с точки зрения подлета и посадки лунных транспортных кораблей. Этим требованиям отвечают расположенные в приэкваториальной зоне видимой стороны Луны морские районы, и, в частности, западная область Океана Бурь, где предполагаются большие запасы лунной породы ильменита, наиболее богатой кислородом. Размещение базы на видимой стороне Луны дает возможность постоянной прямой радио- и оптической связи с Землей. Приэкваториальная зона позволяет обеспечить транспортные операции между лунной базой и окололунной орбитальной станцией с возможностью стартов на каждом витке орбитальной станции вокруг Луны и с минимальными топливно-энергетическими затратами.

(Структурная схема базы) Рисунок 3.

Заключение

Можно с уверенностью сказать, что с развитием космонавтики и освоением космоса человеком, зарождается новая область архитектуры - космическая архитектура. Являясь составной частью архитектуры экстремальных условий, космическая архитектура может быть выделена в самостоятельный предмет исследования.

Выходя в космос, человек сталкивается с рядом проблем, не имеющих места в земных условиях: метеоритная опасность, повышенная радиация, полное или частичное отсутствие гравитации, что вызывает дополнительные психофизические перегрузки. Космическую архитектуру можно условно разделить на "планетарную" и "орбитальную", так как они имеют ярко выраженные отличия и требуют различных подходов в решении поставленных задач.

Технические приемы земной архитектуры и опыт человечества, накопленный в процессе решения сложных задач в суровых земных условиях, позволят в будущем успешно соприкоснуться с лунным миром. Органичное развитие лунной архитектуры, основанное на использовании собственных материалов, может послужить началом экологического балансирования человека без повреждения окружающей среды.

Обращаясь к современным зарубежным и отечественным аналогам, следует заметить, что в подавляющем большинстве авторы идут либо по пути чисто технического решения, либо по пути художественной концепции. Как правило, проекты первых лунных поселений выполнены на уровне технического решения, обусловленного, в основном, эксплуатационно-техническими требованиями. Концепции, рассматривающие более поздние этапы развития лунных поселений, напротив, уделяют большее внимание художественному образу без должной проработки технической части. Явно назрела необходимость объединить оба подхода к проектированию и создать концепцию, отвечающую в равной степени техническим, эстетическим и биопсихологическим требованиям. Только таким образом можно вплотную подойти к реальному проектированию систем планетарных баз. Данная работа представляет собой попытку реализации такого синтеза.

И так, это лишь часть информации из концепции изложенной в моем отчете. Для контраста я бы хотел предоставить второй пример лунного поселения приближенного к нашим дням.

И это проект «Луна Семь», который был предложен «Лин Индастриал» – небольшой российской фирмой, специализирующейся на ракетах-носителях сверхлегкого класса. Многие специалисты и любители космонавтики восприняли идею негативно либо просто не восприняли всерьез, однако мало кто попытался разобраться в предложенной концепции. Скорее всего, «Луна Семь» никогда не появится в действительности, и, возможно, для ее реализации в проект пришлось бы внести изменения, но она проработана достаточно хорошо, чтобы показать: создание человеческого поселения на Луне возможно без вложения громадных средств, и уж точно дешевле Чемпионата мира по футболу или Олимпийских игр.

Предполагается, что транспортная инфраструктура Земля-Луна будет состоять из четырех элементов. Первые два – это ракета-носитель на базе «Ангары-А5» с тяжелой кислородно-водородной верхней ступенью вместо УРМ-2 и разгонного блока и универсальный посадочный аппарат «Фрегат-Л». Его предлагается создать на базе разгонного блока «Фрегат» НПО им. Лавочкина, модифицировав двигательную установку и систему управления и добавив посадочные амортизаторы. Связка ракеты и «Фрегата-Л» сможет использоваться для доставки до 3,6 т груза на поверхность Луны. Оставшиеся два элемента инфраструктуры используют «Фрегат-Л». Лунный пилотируемый корабль вписан в корпусы бытового отсека и спускаемого аппарата корабля «Союз ТМА», а вместо агрегатного отсека на нем установлен универсальный двигательно-посадочный модуль «Фрегат-Л». Четвертый элемент – заправщик, который представляет собой «Фрегат-Л» с дополнительным кольцом топливных баков.

Как уже говорилось выше, выбранная транспортная инфраструктура позволяет доставлять на поверхность Луны грузы массой до 3,6 т. В эти ограничения вписываются небольшие модули лунной базы длиной около 5 м и диаметром 3 м, солнечная электростанция мощностью 15 кВт, малые (инженерные) и один тяжелый пилотируемый луноход с грунтометом для засыпки базы, а также пилотируемый корабль без топлива на обратную дорогу. Для того, чтобы доставить двух человек на Луну и вернуть их обратно, потребуется три пуска «Ангары-А5»: один доставит на Луну корабль, еще два – модули-заправщики.

Прежде чем отправлять на Луну технику и людей, важно определиться с местом для будущей базы. Критериев подбора района много. Все специалисты сходятся в том, что база должна располагаться на Южном полюсе Луны, где много постоянно затененных кратеров. Предполагается, что в них может сохраняться водяной лед, очень полезный ресурс для содержания базы, а значит, поселение нужно строить рядом с одним из таких кратеров. Кроме того, на лунных полюсах есть так называемые пики вечного света – возвышенности, где почти постоянно светит Солнце, а ночь составляет всего несколько недель в год. Для сравнения, на большей части Луны ночи длятся по две недели и занимают половину года. Третий критерий – площадка для базы должна быть ровной. К сожалению, на южном полюсе Луны довольно сложный рельеф. Если учесть все три критерия, то перспективных мест для устройства базы остается не так уж много. Разработчики «Луны Семь» выбрали (подробности в презентации) гору Малаперт – возвышенность на видимой стороне Луны вблизи Южного полюса.

Точного плана развертывания лунной базы в предложениях РАН и организаций отрасли не существовало, но предполагалось, что в конце 2020-х начнется отработка лунной техники. космонавты в ПТК НП посетят орбиту Луны и отработают там стыковку с автоматическими модулями. По предложению НПО им. Лавочкина, во время такого пилотируемого полета космонавты могли бы забрать образцы грунта, заранее отобранные луноходом и доставленные на орбиту автоматическим взлетно-посадочным аппаратом. Предполагалось и проведение дозаправки такого аппарата – фактически, базового элемента будущего лунного посадочного корабля.

По плану РАН, составленному при ведущем участии Института космических исследований, впервые российский космонавт должен поставить ногу на лунный грунт в 2030-х годах. В то же время на орбите земного спутника должна появиться небольшая посещаемая или постоянно обитаемая станция. Предполагается, что люди установят на Луне научное оборудование, совершат несколько разведочных, исследовательских или инженерных (т. е. ремонтных) миссий на поверхности, но основную работу будут вести автоматические станции. Наконец, в 2040-х годах предлагается начать возведение обитаемой базы. Она в предложениях по лунной программе Роскосмоса не описана, однако там есть ссылки на более ранние проработки РКК «Энергия».

В представлении ведущей организации отрасли лунная база строится по четырехлучевой схеме с узловым модулем в центре. Она должна состоять из 12 модулей массой до 10 тонн каждый. Это позволит содержать на Луне постоянный экипаж из 3-6 человек. Метод защиты от радиации можно назвать вкопанно-засыпным. До начала строительных работ автоматический бульдозер должен выкопать две пересекающиеся под прямым углом канавы, в которые будут заведены модули базы. Сверху их предполагается засыпать метровым слоем реголита. Для снабжения лунного поселения энергией потребуется ядерный реактор.

Оценка затрат на все перечисленные проекты до 2050 года – более 200 млрд долларов (в среднем 5,7 млрд в год).

Из этого краткого обзора уже можно понять, что 20-кратная разница в оценках стоимости базы – это не банальная ошибка в расчетах «артековских фантазеров». Во-первых, речь идет о двух абсолютно разных концепциях. Роскосмос, фактически, предложил не план лунной базы, а гораздо более широкую программу, отдельной строкой в которой прописано создание базы – и то, в неопределенном будущем. Одна только присутствующая в государственной программе окололунная орбитальная станция потребует сотен миллиардов рублей на разработку и эксплуатацию, не говоря уж об автоматических исследованиях Луны и научной программе 2030-х годов.

Во-вторых, стоимость во многом определяется временем. Как известно, в технически сложных проектах затраты имеют свойство возрастать с увеличением продолжительности разработки. Другими словами, чем дольше мы проектируем что-то, тем больше на него потратим. Хорошим примером этого свойства являются ракеты семейства «Ангара» разработки ГКНПЦ им. Хруничева. По разным оценкам, за более чем 15 лет разработки на проект было потрачено от 100 до 160 млрд рублей, но основная причина таких расходов – не неэффективность КБ «Салют», а нерегулярность финансирования, которое долгое время поступало урвыками и в недостаточном объеме. Можно отметить, что заявленный срок реализации «Луны Семь» (пять лет с первого пуска до базы второго этапа) выглядит чрезмерно оптимистичным, и это может отказать негативное влияние на ее стоимость.

В-третьих, Роскосмос намеревался использовать в лунной программе только новую технику, а ее создание – дорогое удовольствие. Например, согласно независимым оценкам, разработка сверхтяжелой ракеты Space Launch System грузоподъемностью 70 и 105 тонн обойдется НАСА в более чем 25 млрд долларов (1,5 трлн рублей). Роскосмос же хочет носитель грузоподъемностью 90/150 тонн. Не удивительно, что в отправленном на доработку проекте Федеральной космической программы предполагался двукратный рост бюджета Роскосмоса к 2025 году. И это при том, что к середине следующего десятилетия не предполагалось даже окончить проектирование сверхтяжелой ракеты, не говоря уж о каких-то полетах к Луне.

В-четвертых, выбранная транспортная инфраструктура государственной программы выглядит не совсем оптимальной. Например, ПТК НП по своим характеристикам неплохой корабль, но он слишком велик для трехдневного полета к Луне. ПТК НП больше напоминает американский корабль «Орион», предназначенный для полетов к астероидам и другим планетам. Вместе с трансформируемым бытовым отсеком от той же РКК «Энергия» этот корабль мог бы отправиться в облет Венеры или Марса, но его размеры делают лунные экспедиции слишком тяжелыми, а следовательно – дорогими. Именно поэтому в схеме «Луны Семь» для полета на Луну и обратно достаточно вывести 80 тонн на низкую орбиту Земли, а в государственной программе нужно там же иметь около 150 тонн. Другой пример неоптимальности – сверхтяжелый буксир с двумя двигательными установками для доставки грузов с орбиты Земли на орбиту Луны. Тормозные двигатели нужны ему для доставки на лунную орбиту модулей станции и других грузов, не способных выдать тормозной импульс самостоятельно, но при пилотируемых полетах двигательная установка ПТК НП остается незадействованной. В результате, для простого запуска на орбиту Луны 20-тонного корабля нам необходимо вывести в космос около 90 тонн, тогда как НАСА собиралась отправить туда же 21-тонный «Орион» 70-тонной ракетой SLS (правда, сейчас в планах американского космического агентства такая миссия отсутствует).

.