NASA планирует использовать Луну в качестве испытательного полигона для технологий, которые пригодятся нам в дальнейшем освоении космоса. Что это за технологии? «Процесс» публикует перевод материала MIT Technology Review.
«Если бы Бог хотел, чтобы человек стал космическим видом, он дал бы человеку Луну». Знаменитый ученый-ракетостроитель Краффт Эрике произнес эти слова в 1984 году. Их смысл в том, что мы можем использовать Луну как трамплин для распространения человечества по всей Солнечной системе. Тогда, в середине 80-х, прошло уже десятилетие с последней высадки США на Луну, и Эрике не мог не заметить, что NASA не поспевает за планами и надеждами на Марс и далекий космос. Вместо этого человечество сконцентрировалось на околоземной орбите.
США наконец собираются вернуться на Луну с программой Artemis. Амбициозная (и нереалистичная) цель — отправить экспедицию в 2024 году. Но для Белого дома и NASA эта миссия — нечто больше, чем возвращение на лунную поверхность. Луна — идеальная база для разработки программы полета на Марс. Цель как на Луне, так и на Марсе — не просто воткнуть флаг, а поддерживать постоянное присутствие и работу.
«Мы возвращаемся на Луну ради научных открытий, экономических выгод и вдохновения для нового поколения исследователей», — сказал 21 сентября администратор НАСА Джим Бриденстайн, когда агентство опубликовало свои последние планы по программе Artemis. «По мере того, как мы обоснуемся [на Луне], мы приблизимся к первым шагам человека по Красной планете».
Правда, в NASA так и не объяснили, как это произойдет. Важнейшие проекты, которые помогут развернуть миссию Artemis, еще не разработаны — это ракета Space Launch System и капсула Orion. Большинство экспертов согласны с тем, что программа недофинансируется. Только за последний год руководителя отдела исследований человека в NASA сменили трижды. И агентство даже не определилось с посадочным модулем на Луну. И даже если NASA доберется до Луны в 2024 году, то Марс придется ждать еще долго.
Имитация Марса
«Крупнейшая проблема, с которой мы сейчас сталкиваемся, заключается в том, что мы не знаем, как жить и продуктивно работать за пределами планеты Земля, — говорит Клайв Нил, инженер из Университета Нотр-Дам и эксперт по исследованию Луны. — Мы понятия не имеем об этом. Мы никогда должным образом не тестировали технологии, необходимые для жизни и работы в космосе месяцами или годами, в суровых условиях с гораздо более низкими температурами, гораздо более высоким уровнем радиации, более низким уровнем гравитации и недостатком кислорода. И воды».
Недавно Нил и его коллеги из группы Explore Mars выпустили отчет по исследованию, в котором описаны десятки видов деятельности и технологий, критически важных для исследования Марса. Все они могут быть разработаны участниками миссии Artemis на Луне.
Несмотря на то, что условия длительных полетов уже фактически моделировались на МКС, создание лунной базы поможет лучше понять, как обеспечивать основные потребности человека на других планетах. А для создания и испытания подобных систем требуется опыт.
«Я думаю, что ключевым моментом станет помещение большого числа людей в лунные условия», — говорит Джо Кэссиди, исполнительный директор по космическим операциям Aerojet Rocketdyne и один из ведущих составителей отчета Explore Mars. Базы на Марсе нужны, как минимум, для успешного возвращения домой, на Землю — окно запуска миссий на Марс (и обратно) открывается лишь раз в 26 месяцев, когда планеты находятся на минимальном расстоянии друг друга. И если путешествие займет, к примеру, девять месяцев, то астронавтам придется провести на Марсе 3-4 месяца, чтобы отправиться обратно. Есть два варианта обеспечить временную базу — привезти все необходимое с собой или использовать местные ресурсы. Первый вариант в NASA практически не рассматривают.
Жизненно важным ресурсом на Марсе станет водяной лед. Из него можно будет извлечь воду и кислород для поддержки систем жизнеобеспечения, а также водород и кислород для ракетного топлива. Еще лед можно использовать в качестве защиты от космического излучения и микрометеоритов. На Марсе водяного льда — в достатке, скорее всего, его много и на Луне, что делает земной спутник идеальным местом для тестирования марсианских технологий жизнеобеспечения.
Луна — более экстремальная среда, а это означает, что «если что-то работает на Луне, то оно точно сработает и на Марсе», — говорит Нил.
Присутствие водяного льда также в некоторой степени подкрепляет аргумент в пользу использования двигательной системы космического корабля на водороде, а не на метане (так работают двигатели Raptor от SpaceX). В отчете говорится, что, хотя водород можно получить и на Луне, и на Марсе, метан доступен лишь на Марсе, благодаря его атмосфере с углекислым газом. Также исследователи рекомендуют использовать системы питания, не полностью полагающиеся на солнечный свет. Это важно для Марса, с его пыльным расстоянием и большим, чем у Земли, расстоянием от Солнца.
Наиболее подходящий вид энергетики для космоса — это ядерная. Для обеспечения работы базы на Луне не потребуется слишком много энергии, но потребуется огромное количество энергии для выполнения горных работ, необходимых для сбора и обработки водяного льда. И солнечная энергия в этом случае будет скорее резервным источником, чем основным. Это актуально для Луны и Марса.
Луна — это лучшее место для имитации миссии на Марс, особенно когда речь идет о Gateway, планируемой космической станции, разработанной для лунной орбиты. По сути, она будет служить плацдармом для любых миссий NASA на поверхность Луны (как пилотируемых, так и беспилотных), а также для дальнейших полетов на Марс. Первые два элемента Gateway (силовой и двигательный модули, и жилой модуль) планируется запустить в 2023 году.
В своем отчете Кэссиди и его коллеги предположили, что один из вариантов имитации марсианской миссии выглядит так — астронавты останутся на станции Gateway в течение 2-3 месяцев, потом проведут на поверхности Луны 30 с лишним дней, а затем отбудут на орбитальной станции еще 90 дней перед возвращением на Землю. Это даст возможность смоделировать условия микрогравитации, с которыми астронавты столкнутся в полете на Марс, и позволит астронавтам почувствовать сам вкус полета на Красную планету.
Не стоит забывать и о задержке во времени передачи. Если пространство между Луной и Землей позволяет связываться с домом в режиме реального времени, то задержка для связи с Марсом может доходить до 22,4 минут.
Есть опасения, что космическая программа США может столкнуться с резким изменением приоритетов после ноябрьских выборов, как это происходило в предыдущие годы. Но пока Демократическая партия, похоже, не отказывается от космоса. В 2020 году демократы заявили о поддержке программы Artemis и будущих марсианских миссий. Тем не менее, программа Artemis почти ничего не говорит об устойчивом развитии лунной базы.
