Освоение Луны: от фантастических сценариев к реальным проектам

Интерес к Луне у людей зародился задолго до ее исследования. Первый прорыв был сделан после изобретения телескопа в начале XVII века. В 1651 году была составлена первая карта спутника. Как только люди поняли, что Луна – реальное физическое тело, до которого можно добраться, начали появляться идеи ее освоения. Любая идея развивается синтетически — фантазия заимствует образы из культурного контекста. До начала космической эры, когда еще не было представления о реактивном движении, в качестве формы для межпланетных перелётов фантасты выбрали пушечный снаряд. Так на Луну отправлял своих героев Жюль Верн в романе «С Земли на Луну» и Фриц Ланг в фильме «Женщина на Луне». Технические решения, предполагаемые в XIX веке, не были воплощены, но сам факт полета фантасты предсказали верно. Интересно, что чем ближе идея к реализации, тем реалистичнее прототипы. В 1965 году Павел Клушанцев снял фильм, в котором программа полёта и морфология форм абсолютно идентичны американской программе «Apollo», реализованной четырьмя годами позже. Сегодня уже не стоит вопрос о том, как долететь до Луны. Человечество перешло на следующий этап освоения спутника, на котором также действует принцип — от фантазии к реальным проектам. Тактика освоения экстремальной среды Освоение любой экстремальной среды имеет общий сценарий. У человечества уже есть опыт освоения надводной, подводной, полярной, пустынной, подземной и высокогорной сред. Сегодня в центре внимания — экспансия космоса, которая по характеру мало чем отличается от освоения Америки XV-XVI веков. Тактика складывается из трех этапов. Первый — это осторожное изучение и использование уже имеющегося опыта и его пошаговое обновление. То есть до освоения любой среды, в том числе и космической, нужно провести ряд экспериментов. Второй этап — закрепление в среде путем использования местных ресурсов и строительных материалов вместе с применением актуальных достижений науки и техники. Третий этап — взаимодействие с осваиваемой средой, то есть обмен ресурсами. Что касается Луны, то человечество именно сейчас переходит от первого ко второму этапу — созданию первых искусственных сооружений. Такие работы уже велись. Первая база на Луне проектировалась во время космического противостояния СССР и США. На тот момент проект был уже фактически полностью разработан группой специалистов под руководством академика Владимира Бармина и архитектора Игоря Козлова. Если бы не серия резких исторических трансформаций конца XX – начала XXI века, база на Луне уже могла бы быть построенной. На данном этапе программа колонизации отложена до 2025 года. Однако у нас уже есть достаточно знаний, чтобы планировать долгосрочное присутствие экспедиций на поверхности искусственного спутника. С 1966 года существуют международные договорённости, которые регулируют правовые вопросы использования космического пространства, Луны, лунных ресурсов и других небесных тел. Опыт доставки грузов туда и обратно есть. По Луне ездили луноходы и ходили люди. К настоящему моменту составлена точная топографическая карта (LRO), то есть о геометрии поверхности мы знаем более чем достаточно. Не хватает только строительно-технологических экспериментов. Читать также: Moon Express: $20 млн для космического стартапа Строительство на Луне Для перехода на второй этап освоения Луны нужно начать строительство. Тема постоянно действующей базы не утрачивает своей популярности. Есть фантастические идеи, как и в XIX веке, — например, сюжет, реализованный в фильме «Луна 2112» Дункана Джонса, о базе для переработки реголита (остаточный грунт, смесь пыли и скалистых пород — Forbes), построенной для одного специалиста и обслуживающего робота с заводом по клонированию людей. Есть вполне реализуемые. И НАСА, и Роскосмос разрабатывают свои проекты. Однако большинство предложений, сформулированных инженерами, на наш взгляд, находятся под влиянием стереотипов. Технические специалисты продолжают предлагать объекты, напоминающие орбитальные модули. Исключением является проект студии «Architecture and vision» с названием «MoonBaseTwo». Оригинальность предложения в том, что для защиты от микрометеоритов и радиации предлагается использовать мешки, которые привозятся с Земли и заполняются местным реголитом. На сегодня это один из самых реалистичных и современных проектов. Однако любопытно то, что никто из новаторов не видит необходимости и значимости создания на Луне каменных экспериментальных монументов и защитных сооружений до постройки обитаемых станций. Мы решили заняться проблемой поиска строительного материала и технологией изготовления каменных объектов на Луне с разработкой соответствующего вида робототехники. Так появился проект (совместно с Владимиром Никитиным) был разработан проект «Технологии генной инженерии в сплавах для создания прототипа гелиолитографической лаборатории», сокращённо «Синтелит». Одна из задач проекта — изготовить и испытать опытный образец автономного устройства для спекания сыпучих смесей (аналогичных лунному грунту) при помощи солнечного света, чтобы в земных условиях доказать возможность создания деталей для защитных каменных конструкций на Луне. В ходе работы предстоит адаптировать уже известную технологию трёхмерной печати для автономной работы в условиях Луны. Известно немало 3D-принтеров различного назначения и конструкции. Стоит выделить проекты Маркуса Кайзера и Энрико Дини. Однако и у них есть особенности, которые затрудняют применение их на поверхности Луны. Аппарат Solar sinter, разработанный Маркусом Кайзером использует для спекания частиц песка солнечный свет, но требует постоянного ручного обслуживания. Маркус Кайзер оборудовал свой аппарат линзой Френнеля, которая всегда направлена на Солнце, но такой способ фокусировки приводит к потере мощности на восходе и закате Солнца в результате изменения угла падения сфокусированного луча. Аппарат, разработанный Энрико Дини, тоже обслуживается вручную и, к тому же, использует воду для связывания сыпучей смеси, что затруднительно в условиях физического вакуума лунной среды. В Самаре мы решили разработать устройство, которое бы идеально подходило для использования в условиях экстремальной среды. Оно должно состоять из двух основных модулей – «гелиолитографа» и «манипулятора». «Манипулятор» будет собирать грунт для загрузки в «гелиолиограф» и перемещать готовые каменные детали. А «гелиолитограф», используя усовершенствованную технологию трёхмерной печати, будет послойно спекать реголит отражённым и сфокусированным в точку солнечным светом. Однако само изобретение лунного 3D-принтера — это не самоцель. Важна целостная концепция того, что и в какой последовательности должно происходить, чтобы реализовать Федеральную космическую программу и при этом существенно снизить расходы государства. Предстоящие эксперименты с изготовлением камней на Луне имеют как научный, так и коммерческий смысл. Есть несколько основных документов, регулирующих распределение ресурсов и территории Луны — это «Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела», принят резолюцией 2222 (XXI) Генеральной Ассамблеи от 19 декабря 1966 года и «Соглашение о деятельности государств на Луне и других небесных телах», который принят резолюцией 34/68 Генеральной Ассамблеи ООН от 5 декабря 1979 года. Они запрещают национализацию и присвоение лунных территорий и ресурсов, признают законным юрисдикцию и контроль государств-участников соглашения над доставленными людьми, оборудованием и сооружениями, разрешают использование ресурсов для поддержания жизнедеятельности, обязывают эти ресурсы справедливо распределять. Однако международные соглашения не запрещают продавать объекты, доставленные и произведённые на Луне. Продажа объектов не противоречит декларируемому принципу справедливого распределения ресурсов. Получается, искусственный камень на Луне – это инструмент легализации продаж лунных ресурсов и территорий. Переработка лунного реголита в камень (строительный блок) — технология, которая начинает процесс справедливого распределения ресурсов. «Справедливого» в данном случае означает «взаимовыгодного». Так что коммерческая деятельность на Луне не просто возможна, она неизбежна.